【摘要】： 弧齒錐齒輪在相交軸傳動中，由于傳動平穩(wěn)、強(qiáng)度高而被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、機(jī)床、直升飛機(jī)、礦山機(jī)械、工程機(jī)械等工業(yè)產(chǎn)品。隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展和國際市場競爭的日益劇烈，對機(jī)械傳動的重要基礎(chǔ)件——弧齒錐齒輪的強(qiáng)度和噪聲要求愈來高，弧齒錐齒輪的振動、噪聲、動強(qiáng)度等，一直引起各國有關(guān)專家的廣泛關(guān)注，成為齒輪生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)和制高點(diǎn)。眾所周知，齒輪的重合度與齒輪傳動誤差、接觸印痕與載荷分配密切相關(guān)，進(jìn)而影響到齒輪嚙合的平穩(wěn)性、噪聲、動剛度與動強(qiáng)度等。本文從提高弧齒錐齒輪的重合度出發(fā)，以最新的嚙合理論研究成果為基礎(chǔ)，利用TCA、LTCA等計算機(jī)仿真方法和試驗測試手段，對具有良好動態(tài)性能和強(qiáng)度性能的高重合度弧齒錐齒輪的設(shè)計與制造理論及方法進(jìn)行了深入的研究。 論文的主要研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1) 齒面幾何設(shè)計方面突破傳統(tǒng)的齒面接觸路徑垂直于根錐的觀念，利用齒面產(chǎn)成自由度，增大嚙合跡線的傾斜角度，使用通用機(jī)床和刀具，成功地設(shè)計和加工了具有高重合度的弧齒錐齒輪。 2) 提出了基于傳動誤差的弧齒錐齒輪設(shè)計方法，深入分析了傳動誤差與齒輪嚙合性能的內(nèi)在關(guān)系及其反映的豐富的信息，并進(jìn)一步研究了各類加工、安裝誤差和載荷變化對高重合度弧齒錐齒輪嚙合性能的影響，提出了對于高重合度弧齒錐齒輪降低誤差敏感性、保證實(shí)際重合度的設(shè)計途徑和方法。 3) 提出了弧齒錐齒輪傳動中邊緣接觸中的集合分析與力學(xué)分析方法。首先以一種簡單實(shí)用的輪齒邊緣切矢量的數(shù)學(xué)表示方法取代了經(jīng)典的微分表達(dá)式，大大簡化了幾何邊緣接觸的求解，使復(fù)雜曲面的幾何邊緣接觸分析得以實(shí)現(xiàn)；其次又采用數(shù)值搜索與數(shù)學(xué)規(guī)劃法求解了邊緣接觸的主方向和承載接觸問題，為高重合度弧齒錐齒輪承載嚙合全過程的數(shù)值仿真提供了完整的方法。 4) 結(jié)合加工參數(shù)設(shè)計的局部綜合法、幾何接觸分析(TCA)、承載接觸分析(LTCA)及應(yīng)力過程數(shù)值仿真，構(gòu)成了具有反饋的閉環(huán)優(yōu)化設(shè)計回路，并形成了相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，為設(shè)計嚙合性能良好、高強(qiáng)度、低噪聲的弧齒錐齒輪傳動提供了有效的工具。 摘 要 5）采用實(shí)驗研究技術(shù)，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品，進(jìn)行了高重合度弧齒錐齒輪的設(shè)計、切齒、重 合度測試、齒根應(yīng)力測量、振動和噪聲測量等大量對比實(shí)驗。充分驗證了高重合度弧 齒錐齒輪設(shè)計理論和方法，證明了此類傳動在動態(tài)性能、強(qiáng)度性能方面所具有的優(yōu)越 性。實(shí)驗結(jié)果表明，高重合度弧齒錐齒輪的振動量大幅度下降，噪聲明顯降低。接觸 跡線中度傾斜的高重合度弧齒錐齒輪平均降低噪聲1～2分貝，接觸跡線大傾斜的高重 合度弧齒錐齒輪平均降低噪聲2～3分貝。 本文的研究得到了國家自然科學(xué)基金的資助（高重合度螺旋錐齒輪理論與實(shí)用技 術(shù)研究，編號：50 7509）
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2002
【分類號】：TH132.4
【圖文】：

根根錐角角13020‘，70039‘‘面面錐角角19021‘，76040‘‘圖3.1是這三例齒輪從TCA得到的無載涂色齒面嚙合印痕，可以看到，(a)例接觸路徑近似垂直根錐，這是傳統(tǒng)的設(shè)計方法。(b)例接觸路徑相當(dāng)傾斜，而(c)例接觸路徑則近似沿齒向方向，這在傳統(tǒng)設(shè)計中認(rèn)為是嚴(yán)重缺陷而不被允許的。以接觸路徑的長短排序為(。)、(b)、(a)，因而重合度大小也有相同的次序。圖3.2是這三例設(shè)計在負(fù)荷力矩分別為50Nm和250Nm兩種不同工況下的齒面印痕。從三例的比較可看到，印驀羹〔e)圖3.1由TCA得到的齒面接觸印痕牛二，節(jié)，一鄉(xiāng)與‘T茍日N血丁鄉(xiāng)25ONm(b)圖3.2由LTCA得到的齒面接觸印痕

路徑近似垂直根錐，這是傳統(tǒng)的設(shè)計方法。(b)例接觸路徑相當(dāng)傾斜，而(c)例接觸路徑則近似沿齒向方向，這在傳統(tǒng)設(shè)計中認(rèn)為是嚴(yán)重缺陷而不被允許的。以接觸路徑的長短排序為(。)、(b)、(a)，因而重合度大小也有相同的次序。圖3.2是這三例設(shè)計在負(fù)荷力矩分別為50Nm和250Nm兩種不同工況下的齒面印痕。從三例的比較可看到，印驀羹〔e)圖3.1由TCA得到的齒面接觸印痕牛二，節(jié)，一鄉(xiāng)與‘T茍日N血丁鄉(xiāng)25ONm(b)圖3.2由LTCA得到的齒面接觸印痕

西北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文痕的寬度次序也是(c)、(b)、(a)，而且隨著載荷增大，印痕的擴(kuò)展也有相同的次序。圖3.3是這三例設(shè)計在負(fù)荷力矩25ONm時的齒面載荷分布，圖3.4是這三例設(shè)計在250Nm時的載荷分配系數(shù)，即每一瞬時接觸橢圓承受載荷占總載荷的比例。由此可見，(c)例由于有最大的重合度，因此最大載荷分配系數(shù)小于70%，而(a)例則在大部分情況下達(dá)到100%，即單齒對嚙合。此外，在接觸路徑的兩端，(a)例明顯產(chǎn)生邊緣接觸，而(b)、(c)例則沒有。邊緣接觸不僅影響強(qiáng)度，而且產(chǎn)生振動和沖擊。圖3.5是三例在七種不同載荷下(大輪轉(zhuǎn)矩分別為TZ=O，100

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 鄧效忠,方宗德,魏冰陽,楊宏斌;高重合度弧齒錐齒輪的性能分析與實(shí)驗研究[J];航空動力學(xué)報;2003年06期

2 崔慧軍;楊宏斌;魏冰陽;;準(zhǔn)雙曲面齒輪彎曲應(yīng)力的計算[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2008年01期

3 魏冰陽;毛璽;楊宏斌;方宗德;;齒面研磨邊界的確定與研齒性能試驗[J];機(jī)械傳動;2007年01期

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3 張威;準(zhǔn)雙曲面齒輪數(shù)控加工理論與仿真研究[D];天津大學(xué);2007年

4 鄒e

本文編號：2748098