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...     

点接触渐开线少齿差行星传动齿面构建

根据齿轮啮合原理运动学法,提出在渐开线少齿差行星传动共轭啮合副行星轮外齿轮齿面选定上选定一条光滑曲线Γ,以该曲线的等距曲线作为球心运动轨迹形成管状球族包络面。提出用管状球族包络面代替行星轮外齿轮渐开线齿面,得到新的啮合副,并给出啮合副的统一方程式;详细讨论了由管状包络面形成行星轮新齿廓的方法,该新齿廓称为啮合管齿廓。给出了与曲线Γ相共轭的接触线统一方程,讨论了点接触渐开线少齿差行星传动的啮合特性;啮合管与渐开线内齿轮构成点接触啮合副,点接触啮合副具有滑动率低,传动效率高等特点。     

球齿轮渐开线齿廓曲面磨削加工方法研究

球齿轮是在其球冠面上分布着一道道环形齿的新型齿轮。在分析球齿轮形状特征的基础上,将普通齿轮的范成法加工原理推广应用到球齿轮渐开线齿廓曲面的磨削加工上,形成了球齿轮渐开线齿廓曲面的范成法精密磨削加工方法。并设计了五自由度的加工机床方案。该方案的创新之处在于当球齿轮与盘形砂轮进行啮合运动时,球齿轮并不是绕过球心的竖直轴转动,而是绕平行于过球心的竖直轴的轴转动,盘形砂轮的运动是在二维平面内的平动。推导出了球齿轮渐开线齿廓曲线曲面的参数方程,仿真和实际的加工实验验证了该方案的正确性。     

孔销式针摆行星传动研究

提出了孔销式针摆行星传动机构.分析研究了该机构的传动原理和传动结构.推导出了传动比计算公式,建立了齿廓方程,给出了齿廓曲率半径计算公式和齿廓出现尖点的条件.该传动避免了孔销式渐开线行星齿轮传动的齿廓干涉问题,传动比范围大.根据这种机构可设计出大传动比的减速器和齿轮减速链轮等其它传动元件.     

偏心针齿摆线行星齿轮传动研究

提出了偏心针齿摆线行星齿轮传动机构.分析研究了该机构的传动原理和传动结构.推导出了传动比计算公式,建立了齿廓方程,给出了齿廓曲率半径计算公式和齿廓出现尖点的条件.偏心针齿摆线行星齿轮传动是一种新型齿轮传动机构,根据这种机构可设计出大传动比的减速器和齿轮减速链轮等其它传动元件.     

渐开线环形齿球齿轮副接触点共轭曲率半径及接触强度计算研究

从渐开线环形齿球齿轮齿廓曲面基本方程出发,根据理论论证和工程计算的不同需要,首先采用两种不同方法推导得出了其齿廓曲面上任意接触点处的主曲率计算公式,然后在此基础上进一步分析研究,完整地提出了渐开线环形齿球齿轮副接触承载能力计算方法,并进一步给出了有限元对比实例计算分析验证结果,解决了渐开线环形齿球齿轮自发明以来长期缺乏轮齿接触强度计算方法的问题。     

渐开弧面齿轮的形成原理及数学模型

结合传统渐开线齿轮与圆弧齿轮优点,提出一种新型的渐开弧面齿轮传动。定义了渐开弧面齿轮的概念,即分别在主从动齿轮的渐开线齿廓上选取两条相对应啮合的单值曲线,在两条曲线上的任意点分别用凸凹圆弧替代渐开线齿廓形成新的齿廓。根据微分几何基本原理,运用坐标变换法推导渐开弧面齿轮传动的齿面方程。讨论渐开弧面齿轮的中心距可分性,分析表明即使中心距发生改变,只要一对齿轮齿廓能够啮合传动,就仍能保持良好的传动性能。根据实例的具体参数,建立一对渐开弧面齿轮啮合的三维实体模型。研究结果为进一步开展渐开弧面齿轮传动研究提供了理论基础,对后续齿轮的设计、加工等有很大的参考价值。     

长幅摆线齿廓的一种圆弧替代方法

圆弧针齿行星传动是在长幅摆线针齿行星传动的基础上发展起来的一种新型的传动形式。本文首先根据啮合原理理论推导了长幅摆线的齿廓方程,然后,又运用优化设计的方法,提出了一种长幅摆线齿廓的圆弧替代方法。 本文也从齿轮传动的运动精度的角度分析了圆弧针齿行星传动的原理误差。     

一种具有大分度数新型行星分度凸轮机构凸轮廓线设计

在对少齿差行星传动研究的基础上,提出了一种新型行星分度凸轮机构的设计构想,通过重新设计少齿差行星传动销孔式输出机构的销孔形状,实现从动件的分度运动.该机构具有分度数大、体积小、质量轻、同时啮合滚子数多、承载能力大及输入输出同轴的特点.根据共轭齿廓形成原理推导了凸轮的理论廓线方程、实际廓线方程,并讨论了连续传动的条件.最后进行了机构的运动仿真.     

摆线凸轮活齿传动原理及齿形理论

新型摆线凸轮活齿传动是一种内齿轮齿廓为摆线及其等距线的二齿差活齿行星传动。在简要介绍其传动的原理和结构的基础上，建立了求解凸轮廓形的齿廓法线法，论证了正、负号凸轮活齿传动齿廓的一致性。详细推导了摆线内齿轮活齿传动凸轮共轭齿形的啮合方程，给出了数值算例及啮合仿真结果，并讨论了该传动的特点。     

Research on transmission principle and kinematics analysis for involute spherical gear

A new kind of transmission-type spherical gear called ‘ring involute spherical gear mechanism’ is introduced. Compared to the famous TRALLFA spherical gear, this new spherical gear has an involute tooth profile, and a ring tooth that is distributed continuously on the surface of the sphere. This allows the gear to overcome two disadvantages of the TRALLFA spherical gear: the drive principle error and the manufacturing difficulty. The new transmission and the formation principle of the tooth’s surface of the new spherical gear mechanism are first introduced, then another mechanism, called disk rack, is introduced, which is derived from the spherical gear mechanism when one of the spherical gear’s tooth number reaches infinity. To make the research more convenient, every part of the new spherical gear mechanism is named. In the following sections, some problems are discussed, such as the assembly form, the construction characteristics, the correct meshing condition, the continuum transmission condition and so on. Furthermore, the paper deduces the surface formula of the conjugate teeth profiles, which proves that the conjugate teeth profiles is also one of the ringed involute spherical gear. In order to analyze the relationship between two coordinate systems, which is attached respectively to the diving spherical gear and the driven spherical gear, the orientation cosine matrix method is utilized. By series rotational transformation, the kinematics model and inverse kinematics model are deduced. Using the method for calculating the transmission ratio of planet gear train, the relationship of the two oscillating angle between output axis and the bracket is established. Based on the research, the kinematics graphic simulation of spherical gear mechanism and disk rack are made respectively. The results prove correctness of the kinematics model. __________ Translated from Chin. J. Mech. Eng., 2005, 41(5) (in Chinese)     

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。     

渐开线圆柱齿轮参数化建模思路研究

主要阐述了通过曲线、曲面、实体的流程进行圆柱齿轮参数化建模的方法。首先进行了球面坐标系下两个端面齿形的渐开线、齿根圆弧、齿顶圆弧以及螺旋母线的方程推导,讨论了齿根圆大于和小于基圆两种情况,并给出了相应的处理方法,完成了单齿的线框模型。然后通过边界混合、曲面合并、实体化方法生成单齿实体模型。最后通过齿根圆拉伸、单齿阵列、相应关系参数添加,完成了圆柱渐开线齿轮的参数化实体模型的建立。该齿轮可以随意改变变位系数等参数,而不用担心再生失败的问题,为后续的齿轮原型系统研究提供了基础模型。     

修形直齿锥形齿轮啮合特性研究

为了避免直齿锥形齿轮发生边缘接触和降低对安装误差的敏感性,对小轮进行齿向弧线修形和齿廓抛物线修形.采用假想齿条的方法,模拟齿条与被加工齿轮的啮合运动关系,推导出齿轮齿面的数学模型,根据两齿面在啮合过程中的连续切触条件,建立了齿轮接触分析模型.仿真表明,修形后的直齿锥齿轮副,对安装误差的敏感性降低,且没有发生边缘接触,改...     

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。     

齿轮副端面重合度统一定义及其计算式

针对各种齿轮传动提出端面重合度的统一定义,并且推导其计算表达式,进一步讨论了渐开线齿轮副、微线段齿轮副和正弦齿廓齿轮副的端面重合度的计算问题。齿轮副的端面重合度定义为齿轮作用角（即一对轮齿从进入啮合到脱离啮合过程中齿轮所转过的角度）与齿轮的齿距转角的比值。根据齿轮啮合原理,由基本齿条的轮廓曲线能够获得其啮合线方程。根据所获得的啮合线方程,以及给定的齿轮副齿顶线方程,就能够根据本文的计算式得到齿轮副的重舍度。对于渐开线齿轮副,该定义与众所周知的“啮合线长度与基节之比”的结果相同。该定义同样适用于非渐开线齿轮副,例如微线段齿轮副、正弦齿廓齿轮副等,而且计算结果更可靠。     

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。     

The spherical involute bevel gear: its geometry, kinematic behavior and standardization

Bevel gear processing has diversified based on constant technical developments in forging, CNC cutting and hob design. Standardization of bevel gears is in higher demand than ever for different bevel gear systems that have different shapes and forms according to processing methods. With advantages such as excellent compatibility and the ability to absorb assembly errors well, the involute gear is referred to as the spherical involute tooth profile in bevel gear systems. This paper explains the geometrical characteristics and kinematic behavior of spherical involute gears. A spherical involute function is derived to effectively represent tooth profiles, and a common basic rack is developed using the equation of meshing to generate spherical involute gears. This study also analyzes the general characteristics of spherical involute gears and discusses the issue of bevel-gear standardization.     

渐开线锥形齿轮滚削原理

基于空间双自由度包络运动理论 ,对渐开线锥形齿轮的滚削原理进行了深入的研究。首先通过分解滚切运动 ,由空间任意点相对速度的啮合接触条件 ,分析了滚刀作平移运动所包络出的产形齿条齿面 ,并求解了其主要参数。进而通过对滚刀、产形齿条及锥形齿轮三者之间空间几何关系的分析 ,从理论上阐明了锥形齿轮的滚齿加工原理并推导了机床调整参数的计算公式。理论和试验的结果表明 ,利用有径向进给运动的通用滚齿机可以实现渐开线锥形齿轮的正确加工