蜗线齿轮副的设计与传动

给出蜗线齿轮节曲线具有n个周期的一般形式,根据非圆齿轮节曲线封闭和光滑连接的性质,应用留数定理,推导出与蜗线齿轮共轭的非圆齿轮节曲线方程及两齿轮的中心距,为蜗线齿轮的设计提供了理论基础;将现有的椭圆齿轮副、偏心圆齿轮副与蜗线齿轮副的性能进行了详细的比较,包括传动比、压力角及节曲线凹凸性,得到了各个齿轮副的传动特点,为实际应用中非圆齿轮的选用提供了依据。最后分别以单周期和多周期蜗线齿轮为例,对其节曲线及齿形进行了仿真。     

基于数值计算方法的蜗线齿轮副设计

针对蜗线齿轮副中共轭齿轮节曲线向径与其转角间无明确函数表达式的问题,采用数值计算方法得到了主从动轮转角间的函数关系,从而确定了从动轮节曲线方程,利用绘图软件对蜗线齿轮副进行了建模仿真。通过对比从动轮理论与实际转角之间的误差,检验了齿轮副设计精度并验证了该方法的可行性。该方法计算简便高效,齿轮设计精度满足该类齿轮的实际加工需求,为蜗线齿轮副的设计与建模提供了新方法,为蜗线齿轮传动系统的运动学以及动力学特性分析奠定了基础。     

数控线切割机床加工非圆齿轮的简易计算法

非圆齿轮种类多、形状复杂,节曲线随极角而变化,一般由一段或多段函数曲线组成,其齿形则由对应渐屈线的渐开线决定。因此非圆齿轮上各个齿的曲率半径大小与变化范围都不相同,给制造带来了很大的困难。采用模数铣刀铣齿或靠模法加工,不仅需要昂贵的专用工装,同时制造精度差,啮合传动时常发生干涉而不能正常工作。国外目前多采用数字控制滚齿机、插床、铣床等加工,但设备投资昂贵,程序编制复杂。因此,急需在非圆齿轮的单件小批生产中寻求一种精确、简便、高效而经济的加工方法。     

基于渐开线齿轮的产形线切齿法研究

渐开线齿轮的加工方法有仿型法和展成法,目前在生产中使用的齿轮刀具,其中只有加工圆柱齿轮可获得要求的渐开线齿形。本文依据齿轮啮合原理,利用产形线形成共轭啮合的原理,采用共轭齿面接触线为刀刃构形的切齿刀具,这样构形的切齿刀具都非常简单,并且容易采用合理的几何角度。为创新开发新型刀具、机床、切齿方法以及新传动副提供了一种新的思路。     

共轭曲线齿轮齿面的构建

在共轭曲线原理的基础上,提出以适当半径的球面沿曲线的指定等距线包络出啮合管的等距包络法,建立共轭曲线齿轮管状齿面的构建理论。推导一对共轭曲线的等距线方程、啮合管方程等,通过截取含有曲线部分的啮合管构建齿轮的啮合齿面,得到具有曲线接触特性的管状齿面;根据啮合管等距距离和等距方向的不同,构建三种不同接触形式的管状齿面:凸凸接触、凸平接触和凸凹接触,其中凸凹接触形式的管状齿面在接触点处的相对曲率半径最大,赫兹接触应力最小。以常用的圆柱螺旋线为例,介绍共轭曲线齿轮齿面构建理论的应用,求解该曲线及其共轭曲线的等距线方程和啮合管方程,并根据运算结果建立精确的共轭曲线齿轮实体模型。     

基于Matlab与Caxa的蜗线齿轮副设计

针对节曲线封闭的非圆齿轮,介绍了其节曲线和轮齿的分布特点,根据非圆齿轮的啮合理论和折算齿形法,以蜗线齿轮为例,利用Matlab软件,绘制了不同偏心率下蜗线齿轮的节曲线,并分析了其特征;同时利用Caxa的特有绘图命令及三维实体建模功能,完整地绘制了蜗线齿轮的实体模型。根据生成的蜗线齿轮齿廓,可以分析其相关特征,为进一步进行有限元分析、计算机模拟刀具轨迹的生成和数控加工,奠定了基础。     

节曲线向径按余弦规律变化的齿轮与非圆齿轮共轭的研究

提出一种新型的非圆齿轮传动,其中一个非圆齿轮的节曲线向径按余弦规律变化,另一个非圆齿轮与其共轭。确定了非圆齿轮的基本参数：基础圆半径、偏心率、变形距和中心距比例系数。给出了非圆齿轮的节曲线极坐标方程,两齿轮中心距的计算方法,节曲线长度、基础圆半径和压力角的计算公式。此种齿轮已用于生产实际,效果良好。     

渐开线非圆齿轮的齿廓曲线数学模型

对于给定的非圆齿轮节曲线,借助于共轭齿条建立齿廓曲线的数学模型。根据渐开线齿轮齿廓成形原理,当共轭齿条分度线在非圆齿轮节曲线上作纯滚动,齿条的齿廓便在齿轮上包络出齿轮的齿廓。因此,首先建立了共轭齿条的数学模型和节曲线纯滚动模型,而后用啮合方程将这两个模型结合起来,经坐标变换后便在齿轮坐标系中获得了非圆齿轮齿廓曲线的数学模型。进一步用计算机图形仿真的方法获得椭圆齿轮的渐开线齿廓曲线图形,验证了该模型的正确性和有效性。该模型为非圆齿轮的加工刀具设计、数控加工程序设计以及轮齿强度分析等提供了基础。     

圆弧齿廓面齿轮齿面设计

针对渐开线齿轮传动存在的缺点,综合面齿轮传动的各项优点,将圆弧齿廓应用于面齿轮,提出圆弧齿廓面齿轮传动。采用理论分析、数值计算与物理实验相结合的研究方法对圆弧齿廓面齿轮齿面进行设计。基于齿轮啮合原理和微分几何理论,首先对圆弧齿条基本齿形的共轭齿形齿条齿面方程进行建模,然后利用包络成形理论推导出了加工圆弧齿廓面齿轮的刀具齿面方程,进而由刀具与圆弧齿廓面齿轮互为包络成形理论推导出面齿轮的工作齿面及过渡曲面的方程。最后应用MATLAB软件编程求解出齿面点集并导入到CATIA软件中自带宏程序的EXCEL表格中,运行宏程序并生成轮廓曲线,再利用曲面拟合的方法得到圆弧齿廓面齿轮的三维物理齿面。经与切齿包络仿真模型对比,验证了其准确性。     

非圆齿轮插齿加工动态模拟的研究

依据插齿刀的齿廓方程,推导出刀具齿形参数的几何关系。以自由曲线为节曲线建立了加工非凹齿轮时刀具齿廓上任意点的运动轨迹方程。应用VC编程及交互技术实现了多参数可变情况下非圆齿轮加工过程的动态模拟,可直接现察刀具的运动轨迹,并通过节曲线比较可以判定非圆齿轮的加工可行性。     

渐开线环形齿球齿轮传动原理与运动分析

介绍了一种新发明的球齿轮传动--渐开线环形齿球齿轮机构。与传统的Trallffa球齿轮相比,新型球齿轮一是采用了渐开线齿廓,二是轮齿在球面上呈环形连续分布,因而克服了离散齿球齿轮存在传动原理误差和难以加工这两个缺陷。首先介绍了这种新型球齿轮传动及其齿面的形成原理,以及派生出的另外一种新机构--球齿轮齿盘机构;为便于分析研究,对新型球齿轮传动的各部分名词术语进行了定义,然后分析了球齿轮机构的安装方式与结构特点以及球齿轮传动的啮合特点;给出了这种新型球齿轮机构的正确啮合条件和连续传动条件。还推导出这种新型球齿轮的齿面方程和啮合方程,理论结果证明了环形渐开线齿廓的共轭齿廓曲面仍然是环形渐开线曲面。利用方向余弦矩阵法分析了分别固联于主动球齿轮和从动球齿轮上两个动座标架之间的关系,通过旋转变换,分别推导出球齿轮机构和球齿轮齿盘机构的正、逆运动学模型,借助于行星轮系传动比计算方法求出了球齿轮行星传动中行星轮输出轴的偏转角与系杆框架偏转角之间的关系。     

CNC FLEXIBLE GENERATING SPECIFIC GEAR TOOTH PROFILE BASED ON STANDARD INVOLUTE GEAR HOB

A new method named orthogonal two-way link-shift here has been proposed. Based on the method and a standard involute gear hob, a specific gear tooth profile (including an arbitrary gear tooth profile and a modified involute gear tooth profile) can be generated on a CNC(computer numerical control) hobbing machine. Computer simulation has been carried out, and the results prove that the method is right and practicable. So, the fabrication costs can be greatly decreased than before. The new method has momentous significance to realize gear's optimized modification under different work condition!:     

螺旋锥齿轮齿面离散点空间坐标及法矢的计算

根据螺旋锥齿轮的切齿加工方法和齿轮啮合原理,运用矢量运算的方法建立了大轮成形法加工和小轮刀倾法加工的理论齿面方程并规划了齿面计算网格点区域.运用Visual Studi0 2008编程环境,编写了理论齿面各离散点空间坐标及法矢的计算软件,通过该软件可计算得到螺旋锥齿轮理论齿面各离散点在齿轮坐标系中的坐标值和单位法矢.将得到的理论齿面坐标点及法矢导入到三坐标测量机中进行测量获得各离散点的齿形误差,然后将获得该理论齿面坐标点及法矢的参数输入到CNC3906齿轮测量中心进行齿形误差测量,获得齿面上各离散点的齿形误差.将两组齿形误差测量数据进行对比分析,论证了所开发的计算软件的正确性,为螺旋锥齿轮齿面偏差的测量以及螺旋锥齿轮数字化闭环制造提供了正确的理论齿面数据.     

轧机主传动系统齿轮的参数化建模及运动仿真研究

运用参数化建模技术在三维实体造型软件Pro/E中实现齿轮箱斜齿轮齿廓面的精确建模,同时进行齿轮的装配和运动仿真.考虑到在对齿轮进行接触非线性有限元分析时,两个相啮合的齿轮模型只能有接触而不能有体积干涉,因此在齿轮的运动仿真中还检验了模型的体积干涉,为有限元数值的精确模拟做好铺垫.     

齿轮修形的优化设计与试验研究

通过对齿轮传动动态性能进行仿真研究,以一对直齿圆柱齿轮传动为例,研究了直线修形、抛物线修形和正弦修形,并优化设计了该齿轮传动取优动态性能时的齿廓修形曲线。通过比较修形齿轮和标准渐开线齿轮实测的振动加速度和噪声,证明了本优化修形设计方法对提高齿轮传动动态性能的突出效用。     

利用Pro/E软件实现直齿圆柱齿轮的三维建模

首先在齿廓渐开线方程的基础上，介绍了利用Pro／ENGINEER创建齿轮三维模型的设计新方法，并且只需改变齿轮的相关参数，如齿数、模数、压力角、齿宽系数等，Pro／ENGINEER软件即可自动实现齿轮的设计变更。     

直齿圆柱齿轮啮合刚度的影响因素及其规律性

通过对齿轮啮合刚度计算公式的数学分析,确定了直齿圆柱齿轮啮合刚度的影响因素及规律性,指出渐开线直齿圆柱齿轮的啮合刚度与齿轮模数无关。采用新的当量齿形刚度公式的计算结果进一步验证了本文所得刚度影响因素及规律的正确性,并表明了当量齿形对刚度计算结果的影响。     

矿用减速器斜齿轮副动态啮合仿真分析

利用大型有限元分析软件ANSYS建立了某矿用减速器变位斜齿轮副多齿对啮合的有限元非缌性接触分析模型.基于该模型,对齿轮副进行了在一定工况下的动态啮合仿真分析,得出瞬态啮合时轮齿的接触状态、接触应力、齿根弯曲应力以及主从动齿轮的转矩、转速随啮合位置变化的规律符合实际啮合规律,同时得到最恶接触位置,并在此位置进行了静态接触强度分析.分析结果表明,动态啮合仿真能够真实反映轮齿的接触状态、接触应力以及齿根弯曲应力的动态变化,静态接触分析进一步验证动态啮合分析的可靠性,也为疲劳寿命分析提供了依据.     

基于UG的椭圆锥齿轮的仿真加工

椭圆锥齿轮是球面大端节曲线为椭圆的非圆锥齿轮。根据齿轮空间啮合原理和渐开线齿轮齿廓成型原理,提出了一种利用UG仿真加工获得椭圆锥齿轮齿形的方法;当圆锥齿轮的节圆在非圆锥齿轮节曲线上作纯滚动时,圆锥齿轮的齿廓便在非圆锥齿轮上包络出齿轮的齿廓。因此,首先建立了圆锥齿轮和椭圆齿轮的数学模型和几何模型,其次推导出了模拟纯滚动的数学方法,最后利用UG的二次开发功能仿真加工得到带有渐开线齿廓的椭圆锥齿轮模型。     

CONTACT DEFORMATION AND PRE-CONTROL OF TRANSMISSION PROPERTIES OF POINT CONJUGATE GEAR

0 INTRODUCTIONSpiral bevel gear pair of reductive tooth systenl can hardly he machined to obtain the conjugate toothflank which can realize the theoretical line contact. Usually, the approximate system of ndsmatchedmeshing is adopted in this case. According to spatial meshing principle and theory of elastic mechanicsand taking contact defo~ion of tooth surface into consideration, a new approach tO control and improvethe qUality of toolh surface is offered in this paper.1 BASIC RELATI…