渐开线弧齿圆柱齿轮及其啮合特性

阐明了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数，利用微分几何理论推导出渐开线弧齿圆柱齿轮的齿面方程、共轭齿面方程以及齿轮副的啮合线、齿面接触线表达式，并通过计算机编程对弧齿圆柱齿轮的齿面、共轭齿面、啮合线及齿面接触线实现图形绘制，直观地揭示了弧齿圆柱齿轮在传动过程中的啮合特性。渐开线弧齿圆柱齿轮具有较长的齿面接触线和较大的啮合重合度，齿轮副啮合平稳性好。     

椭圆弧齿线圆柱齿轮传动速度波动的影响因素分析

为保持椭圆弧齿线圆柱齿轮在恶劣工况下的工作状态,减少其振动和噪声,改善其传动特性,对椭圆弧齿线圆柱齿轮副进行了传动动力学特性分析。针对齿轮在不同弧齿线半径、不同齿宽、不同转速下的齿轮副传动速度波动分析,利用Adams软件对椭圆弧齿线圆柱齿轮副进行运动学和动力学仿真,得出3个不同条件对齿轮速度波动的影响规律,为渐开线椭圆弧齿圆柱齿轮的几何参数选择与加工参数确定提供帮助。     

椭圆弧齿线圆柱齿轮加工方法分析与加工仿真

在分析现有圆弧齿线圆柱齿轮基础上,阐述了一种渐开线椭圆弧齿线圆柱齿轮的主要几何参数:齿廓为渐开线齿廓,任意垂直轴线的截面上周向齿厚、周向齿槽宽、分度圆处的压力角相等,齿线在分度圆柱面上的展开线是对称椭圆弧.推导了齿轮齿面方程、端面齿廓方程和接触线方程.提出了倾斜式旋转刀盘齿轮加工方法,利用VERICUT建立齿轮专用加工...     

弧齿线摆线圆柱齿轮副的几何参数与承载力分析

提出一种新型齿轮——弧齿线摆线圆柱齿轮,根据齿轮副啮合原理推导出齿廓曲线方程,并论述其基本几何参数,分析计算该齿轮副的重合度。设计该齿轮的三维造型,对弧齿线摆线圆柱齿轮副传动的接触应力和弯曲应力进行分析。结果表明:弧齿线半径在一定范围内时,弧齿线摆线圆柱齿轮副的接触应力和弯曲应力比渐开线圆柱齿轮副的接触和弯曲应力更小,其承载力比相同尺寸的渐开线圆柱齿轮更大。     

新型平面螺旋齿线圆柱齿轮及其加工方法

为提升圆柱齿轮的加工效率与齿轮副承载能力,提出了一种新型的平面螺旋齿线圆柱齿轮与该齿轮的快速成形方法,即采用旋转大刀盘快速铣削齿轮,刀盘上按平面螺旋线(阿基米德螺旋线)布置多个刀杆与刀具连续切削齿轮齿槽,平面螺旋线螺距与被加工齿轮齿距相等,刀盘旋转一圈,被加工齿轮旋转一个齿,实现对齿轮的连续快速加工,通过VERICUT加工仿真验证了该方法的可行性;并研制专用加工机床,实施新型齿轮的加工;阐明了加工出的平面螺旋齿线圆柱齿轮的主要参数,其凹齿面齿线半径略大于凸齿面齿线半径,轮齿呈微鼓形,可以减弱齿轮副啮合偏载。通过对平面螺旋齿线圆柱齿轮副进行三维模拟啮合分析,得出平面螺旋齿线圆柱齿轮副接触区间主要分布于接触齿面中间的部分区域,且轮齿两端受力逐渐变小,有效减少了轮齿两端齿根处的弯曲应力,提升了齿轮副承载能力。     

机床误差对圆弧齿线圆柱齿轮齿面误差影响规律的理论研究

机床误差是导致圆弧齿线圆柱齿轮齿面误差的主要原因,研究机床误差与齿面误差之间的关系将为机床加工参数反求、齿面误差修正等提供理论依据。基于圆弧齿线圆柱齿轮成型原理建立了齿轮机床结构模型,建立了机床坐标系体系。通过齿坯和刀盘位置误差、刀具形状误差对机床整体误差进行描述,基于啮合原理推导了理想情况下和包含机床误差的齿面方程。研究了齿轮误差曲面计算方法,采用二阶近似曲面和齿面平均误差影响系数分析不同机床误差下误差曲面,研究机床误差对齿面误差的影响规律。通过实例分析了被加工齿轮几何参数不变时和变化时,机床误差对圆弧齿线圆柱齿轮凹齿面误差影响规律。     

面齿轮高速铣削数控加工方法研究

以数控铣床高速铣削面齿轮为研究对象,根据微分几何原理和齿轮啮合原理,建立了直齿面齿轮的数学模型。基于插铣刀对虚拟仿形概念的面齿轮加工方法,进行了高速铣削加工过程中啮合点刀位的计算;通过刀具主轴进给范围和摆角范围的计算,使用UG后置处理得到刀具轨迹和程序;借助VERICUT软件进行面齿轮高速铣削加工仿真,并进行面齿轮高速铣削试验与检测,得到理想齿面与实测齿面的最大误差为0. 712μm,表明提出的面齿轮高速铣削加工方法的可行性。     

弧齿线圆柱齿轮齿面形成原理

弧齿线圆柱齿轮是一种新型齿轮,它具有齿面弯曲强度高、低噪声、更好的润滑性能、对轴线平行度误差适应性强、无轴向力等一系列优点。但由于该齿轮发展历史不长,在理论上还缺乏系统性的研究,这就给该齿轮的设计应用带来了困难。着重从弧齿线圆柱齿轮齿面的齿面形成原理及啮合特性方面对该齿轮进行了分析和研究,推导出被加工齿轮齿面方程,目的在于为该齿轮的设计提供必要的理论依据。     

弧齿圆柱齿轮设计制造方法

在研究弧齿圆柱齿轮展成基本齿条的基础上,介绍了弧齿圆柱齿轮的基本参数及设计计算。基于旋转刀盘法原理,提出了采用单面刃刀具分别切制弧齿轮轮齿凸、凹面的铣齿加工方法。结合生产实践,编制数控加工程序在专用的双工位铣齿机床上进行了弧齿圆柱齿轮试切加工。对试切好的弧齿圆柱齿轮进行啮合传动检验,结果表明：齿轮啮合性能良好,符合预期要求。     

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。     

弧齿线圆柱齿轮齿面形成原理及啮合性能分析

弧齿线圆柱齿轮是一种新型齿轮,它具有承载能力高、使用寿命长、传动平稳性好、对轴线平行度误差适应性强、无轴向力等一系列优点。但由于该齿轮发展历史不长,我们在理论上还缺乏系统性的研究,这就给该齿轮的设计应用带来了困难。文中着重从弧齿线圆柱齿轮齿面的形成原理及啮合特性方面对该齿轮进行了分析和研究,推导出被加工齿轮齿面方程,目的在于为该齿轮的设计提供必要的理论依据。     

面向制造的弧齿线圆柱齿轮建模及动力学分析

以弧齿线圆柱齿轮为研究对象,在分析弧齿线圆柱齿轮加工工艺的基础上,利用UG/Open grip语言进行二次开发,实现了面向制造的弧齿线圆柱齿轮的参数化建模。借助ADAMS软件对不同齿线半径的弧齿线圆柱齿轮齿轮副进行动力学分析,揭示了齿线半径对弧齿线圆柱齿轮啮合力的影响规律,得到了弧齿线圆柱齿轮齿轮副平均啮合力随齿线半径的变化规律曲线。当齿线半径满足条件1.7b≤R≤2.3b时,弧齿线圆柱齿轮的平均啮合力达到最优。研究结果为弧齿线圆柱齿轮将来的设计及工程应用提供了理论依据。     

弧齿锥齿轮螺旋变性展成法切齿原理与仿真分析

传统加工方法加工弧齿锥齿轮副会使其接触区呈现对角线接触的不良现象,针对该现象,提出一种新型螺旋锥齿轮加工方法——螺旋变性展成法。为揭示螺旋变性展成法的切齿原理,根据机床、刀具和工件间的运动位置关系,以微分几何和齿轮啮合原理为基础,运用矢量分析法,以齿面中点为计算点建立切齿数学模型,分析推导机床调整参数计算公式;以一对弧齿锥齿轮为例进行了几何参数、刀具参数及机床调整参数的计算,建立弧齿锥齿轮三维虚拟仿真加工模型并进行齿面接触分析;最后,基于以上参数在数控铣齿机上进行切齿试验,齿面接触分析与滚检试验结果说明了螺旋变性展成法消除对角线接触的有效性。     

渐开线弧齿圆柱齿轮的应力分析

简要论述了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数,从其齿面方程出发,分析渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触线,并对其进行了重合度的分析,在此基础上提出了渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触应力和齿根弯曲应力的计算方法,并通过有限元软件分析直齿轮、弧齿轮的应力。弧齿圆柱齿轮比直齿圆柱齿轮具有优越性。     

小轮为螺旋齿线圆柱齿轮的面齿轮数学模型

为满足一类面齿轮的初步设计需要,提供一种小轮为任意齿廓的螺旋齿线圆柱齿轮的面齿轮数学模型。首先,基于螺旋齿线圆柱齿轮设计原理,建立了基于任意齿廓的螺旋齿线圆柱齿轮模型I。其次,通过两种不同的方法建立面齿轮的数学模型,其一为根据模型I运用包络法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型II;其二为根据螺旋齿线圆柱齿轮的齿条的共轭齿形齿条模型III运用运动学法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型II。然后根据刀具齿轮模型,运用运动学法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型III。最后以双圆弧齿轮为例,依据面齿轮数学模型建立的思路,推导了基于小轮为双圆弧齿轮的面齿轮的齿面方程,验证了数学模型应用的可行性。研究结果为进一步开展不同齿廓螺旋齿线圆柱齿轮设计及其啮合的面齿轮设计提供数学模型参照,同时也为螺旋齿线圆柱齿轮及其啮合的面齿轮的加工刀具设计提供理论模型参考。     

正交弧线齿面齿轮修形研究及顶尖分析

以弧线齿圆柱齿轮作为假想刀具,用包络法展成正交弧线齿面齿轮。根据微分几何计算和齿轮啮合原理,推导了弧线齿圆柱齿轮及面齿轮的齿面方程。再基于Matlab平台建立工作齿面及过渡曲面的数学模型,通过改变弧齿圆柱齿轮轮齿的凹齿面半径对面齿轮进行修形,对比分析修形前后面齿轮齿厚和齿宽的变化情况以及对接触迹线的影响。最后,通过导出修形前后面齿轮的齿面点集,在CATIA零件设计中进行实体建模。得出结论,增大弧齿圆柱齿轮凹侧齿线半径会增大面齿轮的外径,同时,面齿轮的齿顶变尖现象会发生变化,即面齿轮外径处的齿厚逐渐增大,接触迹线基本不发生变化。为后续研究面齿轮的偏载特性奠定了基础。     

椭圆弧齿线圆柱齿轮激光非接触测量方法

针对目前椭圆弧齿线圆柱齿轮测量方法的缺乏,设计了一种基于激光位移传感器的椭圆弧齿线圆柱齿轮精密测量装置。阐述了椭圆弧齿线圆柱齿轮的几何形状特征,介绍了激光非接触式测量装置的构成与测量原理,通过对该齿轮多个径向截面轮廓的激光测量,建立齿轮测量截面的轮廓数据模型;对截面轮廓数据模型进行坐标转换,计算出齿轮中间截面的齿距偏差;分析同一轮齿不同截面的齿廓测量数据,计算不同截面分度圆与齿廓交点坐标值,计算出椭圆弧齿线的整体偏差值。该方法能够有效填补曲线齿线圆柱齿轮的测量技术空白,且具有较高的测量精度和效率;其同样也适用于其他圆柱齿轮测量。     

基于加工原理的圆柱齿轮精确建模及啮合分析

针对圆柱齿轮轻量化设计问题,提出一种基于滚切加工原理的圆柱齿轮精确建模及啮合仿真分析方法。根据空间啮合原理,采用通用滚刀切削面参数方程推导了圆柱齿轮的通用齿面方程;选取应用最广的阿基米德滚刀,利用标准刀具参数推导出该滚刀相应切削面的参数方程;基于B样条曲面插值原理实现了圆柱齿轮齿面的精确建模,并利用ANSYS软件的仿真分析功能与参数化二次开发技术,实现了圆柱齿轮的参数化精确建模与瞬态啮合分析。仿真实例与对比分析表明,该方法能实现圆柱齿轮的精确建模,并准确模拟和获取齿轮副在任意啮合位置的应力水平与啮合特性,为后续的齿轮副疲劳寿命分析与结构优化提供了可靠保证。     

面向制造的弧齿线圆柱齿轮建模及接触分析

通过分析弧齿线圆柱齿轮的展成原理和齿轮齿条的啮合原理,提出一种面向制造的弧齿线圆柱齿轮建模方法。基于UG的二次开发,建立了面向制造弧齿线圆柱齿轮的三维模型。采用有限元分析方法分析了在相同条件下不同齿线半径的弧齿线圆柱齿轮的最大接触应力,得出了齿线半径对弧齿线圆柱齿轮接触线长度的影响和最大接触应力的影响规律曲线,进而为该齿轮的设计及工程应用提供了必要的理论依据。     

弧齿线摆线圆柱齿轮齿廓方程和啮合特性

提出一种新的传动齿轮——弧齿线摆线圆柱齿轮,根据齿轮副啮合原理,分析该齿轮在分度圆处压力角的取值范围,确定该齿轮的基本几何参数,推导出齿轮的齿廓方程。该齿轮齿线为一段圆弧,其端面齿廓由两部分组成,分度圆以外齿廓(齿峰)为标准的圆弧段,分度圆以内部分(齿谷)为与之配对啮合齿峰的共轭曲线,齿峰与齿谷在分度圆处连续。同时对该齿轮的啮合重合度进行了系统的分析,结果表明该齿轮满足啮合特性,具有一定的应用价值。