【摘要】： 本論文主要研究提高螺旋錐齒輪(包括準(zhǔn)雙曲面齒輪和弧齒錐齒輪)強(qiáng)度新的設(shè)計方法及其加工方法。螺旋錐齒輪由于其傳動平穩(wěn)、承載能力大而被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、機(jī)床儀表等工業(yè)部門。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，對螺旋錐齒輪的強(qiáng)度、噪聲等提出了更高的要求，同時，又為研究螺旋錐齒輪搭建了全新的平臺。因此，螺旋錐齒輪強(qiáng)度、噪聲等方面的研究一直是齒輪研究的熱點、難點，廣受各國專家的關(guān)注。本論文在國家自然科學(xué)基金和航空基金的資助下，利用新的嚙合理論、TCA、LTCA、有限元分析等研究提高螺旋錐齒輪強(qiáng)度的方法。 本論文主要研究成果及創(chuàng)新點如下： (1)借助于局部綜合法，研究了非零變位弧齒錐齒輪的加工參數(shù)設(shè)計；利用有限元方法研究了非零變位弧齒錐齒輪的齒根應(yīng)力、齒形以及齒厚的變化。數(shù)值計算和計算機(jī)仿真顯示，正變位弧齒錐齒輪齒根最大拉伸應(yīng)力、齒面最大接觸應(yīng)力均有所減�。辉诓桓淖冚喤魍庑纬叽绾偷毒邊�(shù)的情況下，正變位弧齒錐齒輪與Gleason輪坯設(shè)計方法設(shè)計的齒輪相比，齒根厚度明顯增加。 (2)提出了可采用HFT切齒法加工的準(zhǔn)雙曲面齒輪修正節(jié)錐設(shè)計方法——利用準(zhǔn)雙曲面齒輪的輪坯幾何關(guān)系，通過修正節(jié)錐參數(shù)來提高準(zhǔn)雙曲面齒輪強(qiáng)度的方法。 基于局部綜合法，研究了修正節(jié)錐設(shè)計方法設(shè)計的準(zhǔn)雙曲面齒輪加工參數(shù)設(shè)計方法。有限元計算及計算機(jī)仿真顯示，采用修正節(jié)錐設(shè)計方法設(shè)計的準(zhǔn)雙曲面齒輪的齒面接觸應(yīng)力、齒根彎曲應(yīng)力減小，小輪的外徑、齒根弦齒厚增加。 從切齒試驗和齒根彎曲應(yīng)力對比試驗結(jié)果看出，采用通用的HFT切齒方法和刀具可以切出修正節(jié)錐設(shè)計方法設(shè)計的準(zhǔn)雙曲面齒輪，并且彎曲應(yīng)力、齒形和齒厚的變化與設(shè)計相符。 利用修正節(jié)錐設(shè)計方法，可以設(shè)計出大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪副(小輪齒數(shù)為3，4)。(3)提出了準(zhǔn)雙曲面齒輪的非對稱設(shè)計方法。在準(zhǔn)雙曲面齒輪輪坯設(shè)計中，修正正轉(zhuǎn)用齒面的壓力角，以增加正轉(zhuǎn)時齒輪的彎曲強(qiáng)度，減少齒根拉伸應(yīng)力。 (4)研究了準(zhǔn)雙曲面齒輪的優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化小輪刀具齒形角(認(rèn)為是一連續(xù)變化量)、齒輪副在參考點嚙合時瞬時接觸橢圓長軸長占齒寬的比例、傳動誤差一階導(dǎo)數(shù)值以及參考點的位置可以改善由HFT加工出的準(zhǔn)雙曲面齒輪副的嚙合性態(tài)，有效地消除準(zhǔn)雙曲面齒輪副的三階接觸缺陷，實現(xiàn)準(zhǔn)雙曲面齒輪的質(zhì)量控制。給出了準(zhǔn)雙曲面齒輪采用HFT切齒法時齒根優(yōu)化、齒深控制、根切檢驗及齒頂干涉檢驗方法。 (5)對于精切加工參數(shù)由局部綜合法導(dǎo)出的準(zhǔn)雙曲面齒輪，本文提出了小輪粗切加工參數(shù)設(shè)計方法，并通過實驗驗證了上述方法。 (6)大速比準(zhǔn)雙曲面齒輪的小輪輪齒根部與大輪的輪齒項部容易發(fā)生干涉，為了切除這個干涉帶，切齒時常采用帶有刀片突端的刀具。本文給出了突端刀具最大圓角半徑的計算公式，突端刀具加工準(zhǔn)雙曲面齒輪小輪的切齒設(shè)計以及應(yīng)力分析。
【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】：2007
【分類號】：TH132.421
【圖文】：

從表5.2.1一5.2.2可以看出，修正節(jié)錐設(shè)計方案(刀=一0.05)的小輪外徑、齒根弦齒厚有所增加。圖5.2.5為分別修正節(jié)錐設(shè)計方法(fa’=一0.05)、Gleason制設(shè)計方法得到的齒輪副的齒形。(a)修正節(jié)錐設(shè)計方法的小輪齒(b)Gleason制設(shè)計方法的小輪齒形(c)修正節(jié)錐設(shè)計方法的大輪齒形(d)Gleason制設(shè)計方法的大輪齒形圖5.2.5兩種設(shè)計方法所得齒輪副齒形的比較5.2.2fa’一0.0時修正節(jié)錐設(shè)計方法設(shè)計的準(zhǔn)雙曲面齒輪的齒面接觸分析以及應(yīng)力分析圖5.2.6分別為大輪工作齒面嚙合時的齒面嚙合印痕、傳動誤差、考慮到邊

從表5.2.4可以看出，修正節(jié)錐設(shè)計方案(fa’=0.0)的小輪齒根弦齒厚都有所增加。圖5.2.9為分別修正節(jié)錐設(shè)計方法(ji’=0.0)、Gleason制設(shè)計方法得到的齒輪副的齒形。(a)修正節(jié)錐設(shè)計方法的小輪齒形 (b)Gleason制設(shè)計方法的小輪齒形

圖5.3.圖5.3.2為采用(b)大速比齒輪副大輪的計算機(jī)仿真模型1采用HFT切齒法切出的大速比齒輪副的計算機(jī)仿真模型HFT切齒法切出的大速比齒輪副的齒面接觸印痕、傳動誤差。。名﨏架層北匕匕J吟﨏孟﨑

本文編號：2795558