面齿轮齿面包络成形及顶切分析

为了显式的成形面齿轮齿面模型,并对面齿轮产生顶切时最小内半径的精确求解,建立了正交面齿轮包络坐标系,给出了产形齿轮齿面方程,推导了面齿轮工作齿面方程、过渡曲面方程和顶切曲面方程。根据齿面方程,利用MATLAB7.5、CATIA V5对面齿轮齿面进行了仿真分析,根据齿面仿真对比及对顶切界限线的分析,得到了产生顶切时最小内半径关键点,即面齿轮齿顶圆柱面与顶切界限线的交点,通过显式求解该关键点即可得到面齿轮不产生顶切的最小内半径,通过与现有文献中隐式求解内半径结果进行对比得两者数值上相差较小,最后通过仿真切齿的方式进一步说明所述方法的精确度优于其他文献中的方法。     

变齿厚斜齿轮的齿面生成研究

根据齿轮啮合原理及变齿厚斜齿轮的加工原理,由产形齿条的齿面方程,推导了变齿厚斜齿轮渐开螺旋面、过渡曲面及齿根面的齿面方程;用Matlab编程生成了变齿厚斜齿轮完整、精确的齿面;由生成齿面上点的三维坐标值,建立了变齿厚斜齿轮的精确实体模型。这一齿面生成的方法具有一定的通用性,可以方便地生成圆柱直齿轮、斜齿轮以及变齿厚直齿轮的精确齿面。     

弧线齿面齿轮的根切与变尖研究

采用了假想产形齿轮与弧线齿圆柱齿轮和弧线齿面齿轮同时共轭啮合的展成法加工,根据啮合原理、微分几何及几何学原理,建立了面齿轮非根切的条件和面齿轮避免尖顶的几何模型,采用Matlab自主编程得到弧线齿面齿轮的三维模型,得到面齿轮不产生根切条件下的最小内半径和不变尖条件下最大外半径。采用多轴联动数控机床加工弧线齿面齿轮,加工实例证实了三维模型与齿宽设计为数控加工提供了精准的数据依据,保证了展成法加工弧线齿面齿轮的精确性,为齿面接触应力、齿根弯曲应力及动力学分析提供了理论基础,从而为实验研究和实际应用提供了系统的理论指导。     

变位非正交面齿轮副小轮齿向修形轮齿接触分析

建立了变位非正交面齿轮的加工坐标系和啮合坐标系,推导了变位小轮及变位非正交面齿轮的齿面方程,计算得到了面齿轮数值齿面,分析了变位对非正交面齿轮齿宽的影响。在变位的基础上研究了对小轮进行齿向鼓形修形,而面齿轮不修形的修形方式。分别对未变位、变位、变位加小轮齿向修形的三种非正交面齿轮传动形式进行考虑安装误差的轮齿接触分析。研究表明：随着变位系数增大,非正交面齿轮最小内半径、最大外半径及极限齿宽均减小;变位不影响非正交面齿轮副的接触规律;小轮齿向修形能降低接触轨迹对安装误差的敏感性,会引起幅值较小的直线型传动误差。     

采用碟形砂轮的斜齿面齿轮磨齿技术研究

为了制造出高精度硬齿面斜齿面齿轮和获得抛物线传动误差并改善啮合性能,对采用碟形砂轮加工双向修形的斜齿面齿轮的磨齿方法进行了研究。设计了渐开线失配的碟形砂轮齿面,分析了碟形砂轮磨削斜齿面齿轮的展成原理,根据展成原理和用渐开线失配的碟形砂轮并改变砂轮的运动,推导出双向修形斜齿面齿轮的齿面方程。给出了双向修形斜齿面齿轮的齿面计算和接触分析实例,结果表明:理论齿面的最大齿面误差为5.98×10-4μm,采用碟形砂轮加工双向修形斜齿面齿轮的磨齿方法是可行的,获得了斜齿面齿轮抛物线传动误差,避免了边缘接触并改善了斜齿面齿轮的啮合性能。     

正交面齿轮的设计与插齿加工试验

根据面齿轮与渐开线圆柱齿轮的啮合原理,建立了面齿轮插齿加工的数学模型,推导了面齿轮的齿面方程,确定了面齿轮的最小内半径和最大外半径。设计制作了面齿轮插齿工装,在Y514型插齿机上进行了插齿加工试验。并在滚动检验机上进行了接触印痕检验。试验证明了,理论推导和计算结果的正确性,面齿轮插齿加工的可行性。     

小齿轮齿线修形对弧线齿面齿轮齿面影响分析

结合渐开线齿廓弧齿圆柱齿轮齿面生成原理,增大弧线齿圆柱齿轮凹齿面的圆弧半径,推导圆柱齿轮齿面方程,得到截面单齿厚度延轴线不同的弧线齿圆柱齿轮.以弧线齿圆柱齿轮为假想刀具,推导出弧线齿面齿轮齿面方程,将有无齿线修形的面齿轮做对比,并进行了内径分析.结果表明,在保持原有面齿轮设计参数不变的情况下,修形后的面齿轮与原面齿轮内...     

偏置正交弧线齿面齿轮的齿面设计及实体建模

提出了一种新型的偏置正交面齿轮.以弧线齿圆柱齿轮作为假想刀具,并对其施加一定偏置距离,用包络法展成偏置正交弧线齿面齿轮.根据微分几何和齿轮啮合原理,推导了偏置面齿轮的齿面方程,并在Matlab中建立了工作齿面及过渡曲面的数学模型.以此模型为基础,施加了两种不同的偏置距离,通过分析方程组与对比齿面模型可知,偏置距离对齿形的影响主要体现在齿高上,而齿宽和齿厚上的改变则不明显.最后,通过导出齿面点集,在Catia零件设计平台实现了偏置正交弧线齿面齿轮的实体建模,为后续对该类齿形的啮合分析、弯曲强度等研究奠定了基础.     

偏置非对称面齿轮啮合原理及复杂共轭齿面精准设计

根据齿轮空间啮合理论,建立齿轮啮合的空间坐标系,推导出非对称渐开线圆柱齿轮和偏置面齿轮的数学模型,建立了偏置非对称面齿轮的啮合方程.以啮合方程为约束条件,编写了求解偏置面齿轮副齿面点云坐标的数值计算程序,求解出偏置面齿轮副的齿面点云坐标,通过拟合点云得到偏置面齿轮的复杂曲面模型;研究了偏置非对称面齿轮内径不根切、外径不变尖的问题,确定了齿宽的限制条件.确定偏置面齿轮副的基本设计参数,求解出齿面离散坐标点并导入三维软件中,建立了偏置面齿轮和非对称圆柱齿轮的精确几何模型.研究成果对装备用特种偏置非对称面齿轮传动系统设计制造具有指导意义.     

齿廓方向修形的斜齿面齿轮啮合特性研究

主要研究了修形面齿轮副传动的啮合特性.提出了一种沿齿廓方向抛物线修形的面齿轮齿面结构,对传统斜齿面齿轮和修形的斜齿面齿轮副的啮合进行了比较.计算机仿真表明,修形的斜齿面齿轮传动啮合性能明显改善,接触路径沿两齿面齿长方向分布,有效避免了边缘接触;啮合区域对安装误差较为敏感,特别是轴夹角误差的大小,对啮合印痕在齿面上分布的影响尤其明显,容易导致接触区域向面齿轮的大端和小端偏移.     

基于斜齿小齿轮的面齿轮的齿面生成研究

文中提出了基于斜齿小齿轮的面齿轮传动的两种几何设计方法,一种是利用传统的螺旋渐开线小齿轮的包络原理,另一种是利用由齿条刀具生成的小齿轮的包络原理;推导了两种情况下面齿轮的齿面方程,并讨论了齿宽的限制条件,实现了面齿轮齿面的可视化.     

基于ANSYS的斜齿面齿轮传动的弯曲应力分析

给出了斜齿面齿轮齿面的一般方程,建立了面齿轮传动的三齿几何模型,形成了圆柱齿轮和面齿轮的有限元分析模型,研究了在不同参数(齿数、模数、齿宽和螺旋角)条件下,在齿顶受载时两齿轮的弯曲应力分布规律;分析了外力作用位置沿齿长方向变化时两齿轮所受弯曲应力的分布规律,并对比了螺旋角变化时弯曲应力的变化规律,得出了相应的结论.     

斜齿面齿轮齿面接触问题的有限元-线性规划解法

提出了一种基于有限元及线性规划计算斜齿面齿轮齿面接触区域载荷分布及啮合刚度的方法。建立了斜齿面齿轮齿面的数学模型,基于matlab实现其齿面及接触轨迹的可视化;基于有限元思想,并结合线性规划改进的单纯形算法,得到齿面接触区域各点载荷分配;根据接触区域平均变形量和载荷计算了啮合齿对的啮合刚度;计算了接触区域最大压应力,并与Hertz理论的计算结果进行对比,验证该线性规划算法的有效性。     

产品几何技术规范(GPS)在面齿轮齿面检测中的应用

面齿轮加工后的精度评定是面齿轮研究的主要方向之一。分析了GPS系统分析过程和实施思路,将GPS理论与面齿轮齿面检测结合,建立了面齿轮齿面检测方法,完成了面齿轮齿面偏差的精度评定,为面齿轮加工精度的评定奠定了基础。     

考虑表面粗糙度的面齿轮齿面接触应力分析

根据齿轮啮合原理,得出了面齿轮的齿面方程,求得面齿轮齿面曲率。结合赫兹接触理论,推导了点接触面齿轮传动接触点的接触应力及应力沿齿面的分布规律,从齿根到齿顶,齿面接触应力先增大后减小,在靠近齿面中点处达到最大值。由粗糙表面接触理论,分析了面齿轮齿面微观弹塑性变形时的接触面积,并得到粗糙齿面接触时面齿轮齿面接触应力及其分布。对比分析了几种不同粗糙度条件下面齿轮齿面接触应力的变化规律,结果表明:齿面接触应力随表面粗糙度的增大而增大,与齿根处相比,齿顶接触应力受表面粗糙度影响更大。文中的分析可为面齿轮磨损及润滑机理的研究提供依据。     

齿面接触应力计算中曲率系数的商榷

分析了ISO6336与AGMA2001标准齿面接触应力计算中曲率系数的一些问题，认为无论对大小、直斜或内外齿轮，均宜采用通一的实际啮合线中点或小齿轮单齿啮合区内界点的综合曲率半径作为计算依据。     

变位面齿轮齿宽特性的研究

为了提高面齿轮的传动质量,综述了面齿轮国内外研究动态,分析了面齿轮的变位原理,建立了面齿轮的齿宽数学模型,对面齿轮的变位进行了可视化三维仿真建模和抗弯曲能力分析,该研究对提高面齿轮机构的传动质量,提高面齿轮的抗弯曲能力,具有十分重要的意义.     

非耦合安装误差对斜齿轮与面齿轮传动的啮合迹灵敏度研究

对渐开线斜齿圆柱齿轮和面齿轮的啮合传动进行了研究，从齿面的几何计算入手建立了斜齿轮和面齿轮的齿面方程，并在此基础上形成了数值齿面。本文还研究了系统的安装误差，并把系统的安装误差分解为偏置距，径向误差，轴线夹角误差。在此基础上利用计算机编程仿真的方法，重点研究了一对齿轮在两项误差为零的情况下，其中一项误差对啮合迹线在齿面上的位置的影响。     

Tooth contact analysis of face-gear drives

Based on the face-gear generation process, the analytical geometry of the face-gear drive and its mathematical model for tooth contact analysis of the face-gear and the spur pinion meshing were derived. The tooth contact paths and the transmission errors due to assembly error along the axis of face-gear, misalignment of crossed and angular displacements between axes of spur pinion and face-gear were analyzed. Furthermore, the conditions of undercutting and pointing in the generation process were studied. Several design charts were then developed. Finally, the conditions of undercutting and pointing for a face-gear drive were all identified in meshing with and without assembly error along the direction of the axis of face-gear and misalignment of angular displacement between axes of spur pinion and face-gear. Several numerical examples were also presented.