【摘要】：超小體積精密齒輪傳動(dòng)裝置廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器等軍事領(lǐng)域和機(jī)器人、玩具行業(yè)、鐘表業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、微型機(jī)床行業(yè)等民用領(lǐng)域。常規(guī)尺寸的漸開線齒輪的傳動(dòng)理論研究已趨于成熟,但是超小尺寸的漸開線齒輪的齒面受力狀況卻不同于常規(guī)尺寸的齒輪,常規(guī)齒輪的接觸力的計(jì)算方法已經(jīng)不適用于微齒輪傳動(dòng)接觸力的計(jì)算。由于尺寸效應(yīng)的存在,當(dāng)構(gòu)件的尺寸小到一定程度時(shí),表面力的作用將超過體積力而處于支配地位。由于論文研究的微齒輪的模數(shù)已經(jīng)小到0.0lmm左右,因此表面力為主的微觀力將不能被忽視,如范德瓦爾斯力、靜電力、毛細(xì)力和卡西米爾(Casimir)力等。一對(duì)微齒輪在嚙合狀態(tài)下不僅受到傳遞扭矩的作用,而且還受到輪齒嚙合面之間相互作用的表面力作用。由于微齒輪外形輪廓復(fù)雜,表面力的計(jì)算很困難。因此,針對(duì)形狀復(fù)雜的微齒輪,尋求有效的考慮表面力作用下微齒輪傳動(dòng)時(shí)接觸力的計(jì)算方法,是微齒輪進(jìn)行接觸強(qiáng)度計(jì)算、彎曲強(qiáng)度計(jì)算、膠合計(jì)算、磨損計(jì)算等承載能力計(jì)算的基礎(chǔ)。本文的主要研究目的是進(jìn)行微齒輪傳動(dòng)表面接觸力的研究,為超小齒輪傳動(dòng)的齒面承載能力計(jì)算及強(qiáng)度校核提供理論依據(jù)。即通過建立微齒輪傳動(dòng)時(shí)表面力計(jì)算的幾何模型,推導(dǎo)出一對(duì)相互嚙合的微齒輪嚙合輪齒間的卡西米爾力的計(jì)算公式,從而推導(dǎo)出微齒輪傳動(dòng)時(shí)嚙合輪齒間考慮了表面卡西米爾力的接觸力計(jì)算公式。完成的主要研究工作和取得的研究成果如下:1.以一對(duì)工作在真空環(huán)境中的、處于傳動(dòng)嚙合狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪為研究對(duì)象,建立了求解微齒輪在嚙合過程中嚙合輪齒的嚙合齒面之間所受的表面力的幾何模型。2.通過求解嚙合點(diǎn)的坐標(biāo),求解任意嚙合位置的漸開線方程,推導(dǎo)出嚙合漸開線齒廓間卡西米爾力計(jì)算的幾何公式,并給出了嚙合漸開線齒廓間表面力的作用范圍。3.基于求解齒廓間表面作用力的幾何模型,推導(dǎo)出了一對(duì)微齒輪在嚙合過程中處于任意嚙合位置的齒廓間的卡西米爾力的計(jì)算公式,并給出了反映嚙合點(diǎn)位置變量的變化區(qū)間。4.提出了單位齒寬嚙合輪齒間卡西米爾力的概念,并給出了其計(jì)算公式。通過典型算例分析研究了單位齒寬嚙合輪齒間卡西米爾力與嚙合間距的變化關(guān)系、單位齒寬嚙合輪齒間卡西米爾力與齒輪嚙合位置變量、齒輪幾何參數(shù)、齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的變化關(guān)系。5.推導(dǎo)出了在真空環(huán)境下和不考慮摩擦力的情況下的一對(duì)微齒輪傳動(dòng)時(shí)在任意實(shí)際嚙合點(diǎn)處的接觸力的計(jì)算公式,6.推導(dǎo)出了輸入扭矩等于零時(shí),一對(duì)微齒輪嚙合時(shí)單位齒寬上的接觸力的計(jì)算公式。并通過具體的算例分析了單位齒寬上的接觸力與嚙合間距、齒輪嚙合位置變量、齒輪幾何參數(shù)、齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的變化關(guān)系。
【學(xué)位授予單位】：機(jī)械科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH132.41
【圖文】：

如圖２－１所示，齒輪１和齒輪２是一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪，齒輪１為主逡逑動(dòng)輪，傳動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，齒輪２為從動(dòng)輪，傳動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。該對(duì)齒逡逑輪的模數(shù)為ｗ，壓力角為ａ，齒頂高系數(shù)為邋＜，頂隙系數(shù)為ｃ％齒寬為６。齒輪１逡逑的齒數(shù)為厶，分度圓為必，基圓為ｄｂｌ，齒頂圓為齒輪２的齒數(shù)為Ｚ２，分度圓逡逑為必，基圓為成２，齒頂圓為ｄａ２。逡逑

以一對(duì)工作在真空環(huán)境中的、處于傳動(dòng)嚙合狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪為研究逡逑對(duì)象，建立求解微齒輪在嚙合過程中嚙合面所受的表面力的幾何模型。逡逑如圖２－１所示，齒輪１和齒輪２是一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)漸開線直齒圓柱齒輪，齒輪１為主逡逑動(dòng)輪，傳動(dòng)方向?yàn)轫槙r(shí)針方向，齒輪２為從動(dòng)輪，傳動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。該對(duì)齒逡逑輪的模數(shù)為ｗ，壓力角為ａ，齒頂高系數(shù)為邋＜，頂隙系數(shù)為ｃ％齒寬為６。齒輪１逡逑的齒數(shù)為厶，分度圓為必，基圓為ｄｂｌ，齒頂圓為齒輪２的齒數(shù)為Ｚ２，分度圓逡逑為必，基圓為成２，齒頂圓為ｄａ２。逡逑ｉ逡逑圖２－１微齒輪傳動(dòng)表面力計(jì)算的幾何模型逡逑圖中直線ＡＢ為齒輪的理論嚙合線，線段ＣＤ為齒輪的實(shí)際嚙合線，其中Ｃ點(diǎn)逡逑為直線ＡＢ與齒輪２的齒頂圓的交點(diǎn)，Ｄ點(diǎn)為直線ＡＢ與齒輪１的齒頂圓的交點(diǎn)，逡逑１６逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2719792