变双曲圆弧齿线圆柱齿轮传动几何特性分析

根据变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的加工原理与推导得到的齿面方程,确定方程各相关参数的取值范围。基于得到的齿面方程,依据微分几何,得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮凹、凸面主曲率的计算方法。基于空间啮合原理,计算齿轮副在某一输入角速度下两齿面啮合点处的相对运动速度。根据已得到的齿面曲率、相对运动速度计算方法,推导变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副滑动率的计算公式。以某一确定设计参数的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副作为算例,计算其主曲率、诱导法曲率和滑动率,分析其变化趋势;并计算不同设计参数下的滑动率,分析设计参数对其影响,以此作为分析该齿轮副设计及优化的参考。分析结果表明：对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮来说,模数越大,齿数比越小,齿线半径越大,则滑动率的变化范围越小,齿轮副在运转过程中的磨损更均匀;就磨损而言,大模数、小齿数比、大齿线半径的齿轮具有更好的性能。建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副滑动率与磨损之间的量化关系,反映出其正相关关系,为齿轮磨损量的计算提供参考。     

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面曲率特性研究

齿轮副共轭齿面间的曲率关系是表征齿轮传动质量好坏的重要参数,对齿面诱导法曲率、接触区形状、接触特性、润滑特性、磨损和齿面压应力都有直接的影响。作者基于变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程对其曲率表达式进行推导并研究了其变化规律。首先根据大刀盘加工原理,利用坐标变换得到了变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程。基于得到的齿面方程,利用微分几何和空间啮合原理对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率的数学表达式进行了推导。根据所推导的数学方程利用计算机软件得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副的齿面数据点,并对该齿轮副的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率进行了仿真分析,得到了在啮合过程中齿轮曲率的变化规律。通过仿真结果可知齿轮副的凹、凸齿面在齿线方向的主曲率变化趋势是一致的,但略有差异;在齿廓方向主曲率都在逐渐增大,但增加幅度恰好相反,并且主曲率的变化趋势与齿形的凹凸性是一致的。齿轮副的高斯曲率和平均曲率都很小,在啮合过程中变化幅度很小,没有发生突变,这就证明了该齿轮副的光滑程度很高,齿面连续。诱导法曲率在齿线方向的主值很小,基本接近于0,在齿廓方向的主值为负值,从而证明了该齿轮副在啮合过程中没有干涉现象发生。通过曲率研究证明了该齿轮传动性能很好、传动平稳,同时也为该齿轮后续的研究、开发和设计提供了一定的研究基础。     

圆弧齿线圆柱齿轮齿面接触区影响因素的研究

外部条件对圆弧齿线圆柱的齿轮的齿面接触区产生一定影响.本文通过理论分析及试验研究,具体分析了轴线平行度误差及齿轮承载大小等因素对齿面接触区的影响,得出了点接触型圆弧齿线圆柱齿轮对以上影响因素具有不敏感性的重要结论,从而证明了该种齿轮对外部条件具有广泛适应性的独特优点.同时,本文还从改善齿面接触情况出发,提出关于选择凸凹齿面刀盘半径的若干考虑.     

圆弧齿线圆柱齿轮根切的分析

本文以齿轮啮合原理为基础,分析了圆弧齿线圆柱齿轮这一新型齿轮的根切条件,并提出了在制造加工中避免根切的措施.     

圆弧齿线圆柱齿轮刀盘半径的调整

圆弧齿线(CATT)圆柱齿轮凸、凹齿面刀盘展成半径的大小对该齿轮的啮合特性具有重大影响,本文就该齿轮的刀盘展成半径调整问题进行了分析和研究。     

圆弧齿线圆柱齿轮弯曲强度研究

本文根据圆弧齿线圆柱齿轮轮齿的独特结构,建立了该齿轮的弯曲强度分析模型;通过大量计算获得了其弯曲强度特征系数——弯曲弧齿系数Ya。然后在此基础上提出了一种新的齿轮强度分析方法——悬臂柱壳分析法,并运用此法分析推导了圆弧齿线圆柱齿轮的齿根弯曲应力计算公式,此式可作为该齿轮的弯曲强度计算准则。     

圆弧齿面的计算机绘制

以空间啮合理论为依据，对圆弧齿线双圆弧齿轮的齿面（简称圆弧齿面）进行了研究。从基准齿形的圆弧曲线方程出发，建立了便于计算机图形处理的圆弧齿面数学模型；针对齿面的特点，提出了齿面的计算机绘制方法和消隐算法；解决了复杂齿面的三维图形显示问题。最后，给出了计算机所绘制的图形实例。     

圆弧齿线圆柱齿轮在理想状况下的齿向载荷分布

齿轮的齿向载荷分布是影响齿轮承载能力的重要因素,为了探索一种新型齿轮的承载能力,就必须对其齿向载荷分布的情况进行具体研究。圆弧齿线圆柱齿轮的齿线呈三维空间圆弧状,由于其齿面的形状比较复杂,加之轮齿和轴、轴承、机座等支承系统的受力变形,就更增加了所研究问题的复杂性。为此,本文通过对齿轮计算模型的简化,采取理论分析与试验研究相结合的方法,对在理想状况下圆弧齿线圆柱齿轮的齿向载荷分布情况进行了研究,并由此导出了理论载荷分布系数的计算公式。这些研究结果在试验测试中得到了验证。     

三次样条齿线圆柱齿轮齿面接触分析

对三次样条齿线圆柱齿轮滚切加工和齿面几何接触进行了分析.在推导修形滚刀齿面方程的基础上,利用三次样条齿线滚切原理和啮合方程得到其齿面数学模型;根据两齿面在啮合中连续相切条件,建立了考虑安装误差的齿面接触分析（TCA）模型.齿面接触分析仿真结果表明,用抛物线形齿廓刀具对齿面修形,可获得抛物线型的几何传动误差,改善了啮合性...     

线接触圆弧齿线圆柱齿轮齿面接触变形对齿根应力的影响

本文在推导了线接触圆弧齿线(CATT)圆柱齿轮齿根应力分布系数ξ的计算式的基础上，分析讨论了轮齿接触变形对齿根应力的影响，得出了在一定条件下，接触变形有利于促使CATT齿轮接近弯曲等强度的结论．     

圆弧齿线双圆弧齿轮的基本啮合原理

本文研究了圆弧齿线双圆弧齿轮轮齿的形成原理和啮合特点，应用共轭齿面啮合原理和微分几何方法推导出其共轭齿面方程。     

线接触圆弧齿线圆柱齿轮齿面接触变形对齿根应力的影响

本文在推导了线接触圆弧齿线(CATT)圆柱齿轮齿根应力分布系数ξ的计算式的基础上,分析讨论了轮齿接触变形对齿根应力的影响,得出了在一定条件下,接触变形有利于促使CATT齿轮接近弯曲等强度的结论.     

新型圆弧齿同步带基础理论的研究

本文以同步带传动中的带齿与轮齿变形协调关系为基础,对新型圆弧齿同步带的带齿齿根弯曲强度和齿面接触强度进行了综合研究,获得了带齿齿根弯曲应力和齿面接触应力计算式。同时推导出带齿刚度与带齿载荷间的关系式,为实际工程的应用奠定了理论基础。     

旋转刀盘母面成形的弧齿线圆柱齿轮数学建模

将空间啮合理论用于齿轮的齿面数学方程推导,建立了可用于理论分析的采用旋转刀盘为成形母面的弧齿线圆柱齿轮齿面数学方程.通过观察分析齿轮加工中刀盘与齿胚的运动关系,将弧齿线圆柱齿轮齿面分割为3个主要构成曲面,建立了加工过程中的动态与静态坐标系,依据曲面包络理论建立工作曲面的曲面数学方程,根据坐标转换关系建立了齿底和齿根曲面方程;在此基础上建立齿面方程.输出齿面的点云数据,通过逆向工程拟合取得可用于编辑裁剪的齿轮曲面,再根据曲面之间的关系裁剪曲面,最终生成齿轮3D模型实体.此方法建立了精确的弧齿线圆柱齿轮3D模型,并且与采用模拟加工方法生成的模型一致,为精确地进行有限元分析提供了基础;而由此方法获得的曲面方程可用于对弧齿线圆柱齿轮的理论分析.     

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮非线性振动特性分析

为得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮（CHATT）工作时的振动规律,以便设计出运行平稳可靠、传动高效的齿轮,对其非线性振动特性展开研究。通过齿轮副承载接触分析,计算啮合线上轮齿的时变啮合刚度和轴向误差激励,并依据啮合冲击计算模型得到啮入冲击激励。基于集中参数理论建立CHATT的12自由度的弯扭轴多因素耦合振动模型,再依据牛顿第二定律建立包含上述三种内部激励的振动微分方程组。采用变步长四阶Runge-Kutta法对量纲一化后的方程组求解,对比主动轮和从动轮各自垂直、扭转和轴向上的振动特性数值解,结果表明：主动轮和从动轮的振动规律始终保持一致,竖直和扭转方向上作拟周期运动,轴向振动处于稳态响应的近混沌状态。进一步研究齿线半径、负载转矩和输入转速等三个参数变化对系统振动特性的影响规律,分析结果表明：轴向振动从多周期运动向近混沌运动演变,其振动的规律性更容易受到上述三个参数变化的影响。变双曲圆弧齿线圆柱齿轮振动模型的建立、求解和参数影响分析为后续的动态设计、预测不同参数下的振动响应趋势以及降噪提供一定的理论依据。     

变齿厚渐开线齿轮齿根弯曲应力研究

对变齿厚渐开线齿轮在交变载荷作用下齿根弯曲交变应力进行有限元瞬态响应分析。同时使用不同的截面参数利用传统的一般渐开线圆柱齿轮强度计算方法计算变齿厚齿轮齿根弯曲应力,通过将有限元解与传统方法计算的结果进行比较,得出对变齿厚齿轮进行齿根弯曲疲劳强度计算时应以中间端截面参数为依据的结论。为提高变齿厚齿轮的齿根弯曲强度设计齿轮两侧压力角不等的非对称齿廓,并分析工作齿侧压力角的变化对齿轮承载能力的影响。     

渐开线斜齿轮齿面点偏差求解及三维齿面偏差评定

针对渐开线斜齿轮三维齿面偏差的求解过程不明确、基于三维齿面数据与基于齿面点线数据的偏差评定关系不确定的问题,提出一种计算齿面点偏差和三维齿面偏差评定的方法.将齿面偏差视为由标准齿形偏转形成,在柱坐标系下推导渐开线斜齿圆柱齿轮齿面点与设计齿面垂直偏差的计算公式.根据现行齿面偏差定义标准建立齿面坐标系,在该坐标系下,利用二...     

斜齿圆柱齿轮齿面磨损建模与数值分析

综合运用Hertz接触理论和Archard磨损公式,建立斜齿圆柱齿轮齿面磨损模型,并对其齿面磨损特性进行数值仿真。仿真表明,理想工况下,斜齿轮副的齿面沿齿宽方向非均匀磨损,其在节圆附近的磨损量最小,在小齿轮靠近齿根部位的磨损量最大。在此基础上,进一步分析负载工况和磨损循环次数对齿面磨损量的影响。分析表明,负载转矩和循环次数对齿面磨损量影响显著。当以减磨延寿为齿轮设计目标时,必须计入负载工况和齿轮寿命的影响。     

分阶式四点接触齿轮的滚刀齿面设计

为获得具有良好接触特性的啮合齿面,在共轭曲线原理的基础上提出分阶式多点接触齿轮. 以分阶式四点接触齿轮为例,设计齿轮的基本齿形并进行滚刀的齿面设计. 基本齿形分为工作齿廓和非工作齿廓. 工作齿廓分为凸段和凹段,凸段采用圆弧曲线展成上啮合齿面,凹段采用抛物线曲线展成下啮合齿面;非工作齿廓均采用圆弧分别展成过渡齿面和齿根齿面. 建立滚刀的数学模型和精确实体模型,根据齿轮啮合理论推导滚刀的工作齿面、过渡齿面和齿根齿面方程,通过编程求解滚刀齿面方程,并建立滚刀的三维实体模型. 加工获得了滚刀实体,并进行了分阶式四点接触齿轮副滚切试制. 完成齿轮样机的装配,进行了接触印痕检验,结果显示满足设计要求. 研究成果是对共轭曲线原理的扩展,研究方法适用于其他分阶式多点接触齿轮.     

齿轮滚刀最佳齿顶圆弧半径的确定

本文建立了确定齿轮滚刀最佳齿顶圆弧半径的数学模型。用被切齿轮副的干涉为条件,结合齿轮滚刀的结构,以常用被切齿轮副的最大传动比为依据,严格地计算出齿轮滚刀最佳齿顶圆弧半径的数值。计算表明,最佳齿顶圆弧半径较现行按经验采用的齿顶圆弧半径有所提高,这将有利于提高刀具耐用度和改善被切齿轮副的强度。