相交轴渐开线变厚齿轮几何设计与啮合特性分析

根据空间齿轮啮合原理,建立相交轴渐开线变厚齿轮传动工作节圆锥模型,确定工作节锥角、齿线倾斜角及两齿轮安装距。提出空间点接触到线接触的转变控制条件,实现相交轴齿轮副的近似线接触;推导齿轮变位系数对节圆锥左右两侧有效齿宽的影响;基于相交轴变厚齿轮副参数关系,分析设计参数对啮合主方向角(FPD角)和齿轮副重合度的影响;根据线接触控制条件完成齿轮副参数设计并采用有限元法进行啮合特性分析,结果表明,考虑线接触条件的节圆锥设计得到的相交轴齿轮副在加载情况下,啮合状态呈现明显的线接触且啮合区域达到整个区域的50%左右,试验验证了理论分析的正确性。     

基于螺旋非圆齿轮变速装置设计研究

为增加变速器带载换挡能力,解决摩擦片发热烧毁等问题,提出利用非圆齿轮传动替代摩擦传动换挡结构;研究渐开线变厚齿面形成原理,通过增加共轭齿条周向纯滚动和轴向运动约束条件,建立螺旋非圆齿面包络加工数学模型,描述共轭齿条各段齿面失径,推导螺旋非圆齿面方程;利用数值计算实例验证了数学模型的正确性,分析非圆齿的几何特征与轴向移动速度之间的关系,说明共轭齿面仍为线接触;通过对锥齿轮组进行详细设计与动力学仿真,结果显示角速度输出曲线较为平稳,仍存在一定轻微冲击;搭建基于机电检测方案的锥齿轮组自动变速装置试验平台,实现了档位自动变换功能,进一步验证了螺旋非圆齿轮基本啮合原理且锥齿轮组改造设计方案具备一定的可行性。     

球面渐开线齿形非圆锥齿轮的设计与分析

根据短程曲线的测地曲率原理和圆锥齿轮球面渐开线形成原理,提出了一种非圆锥齿轮的球面渐开线形齿廓设计方法。首先,基于非圆锥大端球面节曲线的测地曲率,构建节点当量圆锥齿轮;然后,利用该节点当量圆锥齿轮的球面渐开线齿廓构建非圆锥齿轮的球面渐开线齿廓;最后,通过坐标转换矩阵和数据计算,在CATIA中三维建模,并进行运动分析。经过仿真分析,这种方法设计的非圆锥齿轮能够实现变速比交轴传动,运动误差小,且齿轮传动平稳。这种方法设计的非圆锥齿轮,主要目的是为产形线切齿法在非圆锥齿轮的球面渐开线齿形加工方面的推广及应用。     

正交非零变位直齿锥齿轮传动的设计研究

揭示出正交非零变位齿锥齿轮的变位原理，引证出正交非零变位直齿锥齿轮锥距增量与当量齿轮轮心分离模量的线性关系 ，推导出分度圆锥角的计算公式，分析在特定的设计条件下正交非为位锥齿轮传动优于等移距变位锥齿轮传动，推荐2种成熟的齿型制式和1种方法选择变位系数。     

N叶非圆锥齿轮的加工仿真研究

针对N叶非圆锥齿轮节曲线会产生不连续等问题,提出了一种新的非圆锥齿轮节曲线的设计方法,该方法有效简化了非圆锥齿轮的设计。推导了非圆锥齿轮的节锥与球面的交线方程,以该交线作为非圆锥齿轮的节曲线,以球面渐开线锥齿轮为非圆锥齿轮的产形刀具,建立了刀具的节面与非圆锥齿轮节面的数学模型,提出了非圆锥齿轮齿廓的加工仿真算法;该算法通过仿真锥齿轮刀具在非圆锥齿轮节面上的包络运动,实现了对非圆锥齿轮齿廓的加工。研究结果表明,通过对Pascal曲线锥齿轮节曲线的设计,验证了该设计方法具有广泛的适用范围;同时,该算法对于提高非圆锥齿轮齿廓的加工效率也具有实际意义,可以很好地用于齿廓产形中。     

弧齿锥齿轮的齿面主动设计

齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用,针对齿面印痕和传动误差,提出弧齿锥齿轮点啮合齿面主动设计的方法。该方法突破了传统齿轮设计的局限性,采用“局部共轭原理”和“局部综合法”,并依据弧齿锥齿轮的加工原理,使齿轮设计人员能够按照要求的传动性能来设计齿面的形状,并可在摇台结构的铣齿机进行加工。齿面主动设计能保证齿面在整个啮合过程中满足预先设计的传动误差和齿面接触路径的要求,从而达到对齿面啮合质量的全程控制,它为弧齿锥齿轮副设计提供新的方法和途径,这对于高速和重载齿轮以及有特殊要求的齿轮的设计具有十分重要的意义。     

一种无侧隙的锥形线齿轮齿面构建方法

基于空间曲线啮合原理,研究一种无侧隙的锥形线齿轮机构。以圆锥螺旋线作主动齿轮接触线,根据共轭曲线啮合理论,求解与之共轭的从动接触线。建立通过接触点且垂直于主动轮角速度方向的凹凸接触的无侧隙圆截面,并根据截面参数求解主、从动轮的中心线方程。以圆截面沿着中心线扫描构建无侧隙的凹凸接触齿面。共轭的接触线存在于所构建的空间曲面上,并根据截面圆半径和端面圆锥周长讨论极限齿数存在的情况。根据齿面方程建立三维模型并进行运动学仿真实验。实验结果表明,通过该方法构建的锥形线齿轮机构能够以设计的传动比实现平稳传动过程。在线齿轮啮合方程的基础上,提出一种新型锥形线齿轮齿面构建方法,为正交轴齿轮传动提供了新的解决方案。     

卵形非圆锥齿轮传动特性研究

针对相交轴间的变速比运动,提出了一种新型卵形非圆锥齿轮传动形式。从齿轮啮合原理的角度,建立了卵形非圆锥齿轮节锥面的啮合坐标系,推导了传动比、位移等的计算公式;分析了偏心率对移动量、转角关系、节锥接触母线摆动关系、周期性等运动特性的影响;并进行了相应的实验研究。通过理论分析与实验研究,获得了卵形非圆锥齿轮传动的运动规律及变化关系,验证了卵形非圆锥齿轮传动的特性。     

数控卧式镗床加工直齿锥齿轮的工艺与编程

锥齿轮是用于传递相交轴间的运动和动力的零件,在一般机械中多采用的是两轴相交成90°的锥齿轮传动。由于直齿锥齿轮的设计制造和安装均简便,故应用较为广泛。在生产中有的锥齿轮虽精度要求不高但直径太大,大部分企业没有大型齿轮加工机床,无法实现大直径齿轮的加工。     

端曲面齿轮副的传动匹配模式

端曲面齿轮副是在非圆柱齿轮、非圆锥齿轮及面齿轮的基础上,提出的一种新型空间非圆齿轮传动机构。针对目前该齿轮副传动形式多样化,没有统一设计理论及方法的问题,通过引入圆柱滚子直动从动件圆柱端面凸轮副的运动关系,探讨了端曲面齿轮副的传动原理,建立了该齿轮副的传动比、移动速度和转速的通用化表达式。通过设定位移曲线,满足非圆齿轮节曲线设计要求,对传动比、齿顶和齿根曲线、轮齿分配、加工刀具最小齿数和齿宽等进行了设计。采用齿轮空间啮合原理,结合齿面方程和虚拟仿真技术,提出了一种端曲面齿轮副的通用化设计方法。重点分析了四种类型的端曲面齿轮副传动匹配模式、运动学特性及齿宽变化规律,统一了端曲面齿轮副的传动匹配模式。通过试验和检测验证了该设计方法的正确性。此设计方法可推广应用到任意位移曲线及任意偏心距的端曲面齿轮副,从而实现端曲面齿轮的通用化及参数化设计。     

基于齿面发生线的斜齿锥齿轮切齿方法探讨

对球面渐开线斜齿锥齿轮齿面生成原理进行了分析;根据齿面生成过程中基圆锥相切平面上的发生线在基圆锥上纯滚动生成的基本原理,提出了一种齿面铣削加工新方法,该方法以圆盘铣刀刀刃端面圆与基平面相垂直相交得到的结交线为齿面发生线,利用齿面生成的相对运动关系实现刀具与工件的相对运动;通过对齿面的展成运动进行分析,建立了机床刀具与工件的加工运动过程模型,通过机床三轴联动的方式实现对齿面的切削;设计了斜齿锥齿轮切削试验的装置,通过切齿试验验证了该方法的正确性和可行性。     

基于Pro/E的变传动比限滑差速器齿轮副建模研究

针对变传动比限滑差速器中的非圆锥齿轮副进行建模研究。通过对锥齿轮传动原理进行分析,基于微分几何中的保测地曲率理论对非圆锥齿轮副的齿廓进行设计,对差速器的工作原理进行分析。基于Pro/E软件对变传动比差速器中的模型建立进行研究,利用参数化建模对差速器的半轴及行星齿轮模型构建。     

直齿锥齿轮支承端距的间接测量

直齿锥齿轮传动广泛应用在传递相交两轴之间的运动,常用的直齿锥齿轮传动为轴间交角∑=90°的标准直齿锥齿轮传动。图1是我公司在维修多台进口精密机床时,经常需要加工的一种直齿锥齿轮。由于我公司没有专业的齿轮加工分厂,所以加工后的直齿锥齿轮没有专用量具进行测量,一般都用通用量具测量直齿锥齿轮的支承端距H1尺寸。     

螺旋锥齿轮拟合齿面啮合特性分析方法

已知齿面测量的采样点，利用微分几何及Ferguson参数样条曲面原理，建立了螺旋锥齿轮齿面拟合的数学模型。根据优化求极值复合形方法和共轭理论，通过变定义域，快速求解齿轮副拟合齿面接触点，并运用V—H接触区调整方法，研究了拟合齿面接触迹、接触区和运动误差曲线的求解算法，绘制出相关图形并给出了实例。     

斜齿非圆锥齿轮的数学模型与实例分析

斜齿锥齿轮较直齿锥齿轮有更高的重合度,更大的承载能力。文中将斜齿锥齿轮的理论和知识应用到非圆齿轮领域,得到了斜齿非圆锥齿轮的传动形式,阐述了基于包络原理的齿面生成方法,推导了其数学模型;根据上述理论,建立了非圆锥齿轮的实体模型,利用ADAMS得到和分析了其速度时间曲线,证实了上述模型的正确性。     

减变速一体化齿轮啮合原理的研究

突破常规非圆齿轮副的节曲线都是非圆形的限制,提出由普通直齿圆柱齿轮和非圆面齿轮组成的传动机构,可实现任意的减变速一体化传动,从而最大限度地简化传统减变速装置的传动结构,节省传动空间,提高传动效率。提出用非圆曲线代替普通面齿轮节圆的设想,根据传动过程中两齿轮节曲线之间进行纯滚动的原理,建立圆柱齿轮的空间节曲线方程,从而揭示正交轴圆柱齿轮与非圆面齿轮的传动机理;将圆柱齿轮与非圆面齿轮的传动比分解成减速比和变速比两部分,建立几何参数与两部分传动比的对应关系,可方便地设计任意减变速传动规律。根据齿轮空间啮合原理,建立由标准齿轮插刀包络非圆面齿轮的齿面模型,可为进一步轮齿几何特性分析及强度计算提供理论基础。计算出不同设计参数下非圆面齿轮副的传动比,分析了其独特的传动性能,并利用数字化制造仿真技术模拟标准齿轮插刀加工非圆面齿轮的过程,得到与齿廓数学模型完全吻合的齿面数据,从而验证了新型齿轮的传动机理及齿面模型的正确性。     

新型高阶非圆锥齿轮的设计及其节面修形方法研究

将帕斯卡曲线和阿基米德螺线应用到非圆锥齿轮的设计中,推导了该新型非圆锥齿轮节面的数学模型。针对非圆锥齿轮设计过程中可能存在的节面尖点问题,将产形刀具的部分节面作为非圆锥齿轮节面尖点处的节面,依据产形刀具节面与高阶非圆锥齿轮节面之间的运动关系,建立了新型非圆锥齿轮的节面修形模型,开发了非圆锥齿轮的齿廓产形算法。并采用该方法对实例中的高阶阿基米德螺线锥齿轮和二次曲线锥齿轮的节面尖点进行了修正。     

3自由度球齿轮建模与啮合分析

提出一种3自由度球齿轮,轮齿齿面由渐开线环形齿面和半球型锥齿轮弧形齿面组合而成,可实现无原理误差传动.基于渐开线成形原理和坐标变换理论,推导了环形齿和弧形齿齿廓曲面方程;根据齿轮啮合原理与运动分析,得到弧形齿面的共轭齿面.利用计算机得到仿真齿面以及球齿轮三维实体模型,验证了齿面方程的正确性.该研究为3自由度球齿轮机构的运动学和动力学分析提供了依据.     

摇转式少齿差行星减速机

本文介绍了一种结构特殊的少齿差行星减速机:它以“相交轴内外齿传动”作为少齿差部份。而以“相交轴齿形联轴器”作为输出机构。这种少齿差减速机具有结构简单、承载能力大等优点。“相交轴内外齿传动”是本文作者提出的一种新型的齿轮传动。其内齿圈即为一般渐开线直齿内齿圈。以它的齿面为母面,用一种特殊的展成法获得与其共轭的外齿轮的齿面。文章推导了这种传动形式的啮合方程、接触线方程和齿面方程。当内、外齿轮齿数相等时,这种传动即成为“相交轴齿形联轴器”。文章叙述了获得这种特殊外齿轮齿形的展成切削法——“双分齿切齿法”。只有采用这种特殊的切齿法,“相交轴内外齿传动”和“相交轴齿形联轴器”方得以成为现实。     

点接触弧齿锥齿轮齿面成型与分析

基于空间曲线共轭理论提出新型点接触弧齿锥齿轮齿面成型基本原理。通过给定空间圆锥螺旋曲线表达式,推导了沿指定接触方向的曲线啮合方程,进行了空间曲线啮合的数学描述,提出了轮齿齿面成型的等距包络设计方法,并基于数值实例建立了三维实体模型,运用ANSYS软件初步开展了齿面力学性能分析。研究表明,该新型齿轮传动符合理论设计,具有良好的传动性能。新型点接触弧齿锥齿轮预期具有高承载能力、高传动效率等特点,在汽车差速器等机构中有重要的应用前景。