渐开线齿轮机构齿廓磨损的研究

传统的渐开线齿轮传动理论认为 :齿轮机构运行时轮齿沿齿面均匀磨损 ,磨损后的齿廓仍可保持原渐开线形状。本文通过分析影响齿轮齿廓磨损的各个因素的变化规律 ,对高速及中低速渐开线齿轮机构磨损后轮齿齿廓的变化规律进行了研究。结果表明 :高速及中低速渐开线齿轮机构经长期运行后 ,其磨损的轮齿齿廓不再保持原有渐开线形状 ,因此会加剧齿轮机构的振动和噪音。     

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...     

齿轮渐开线样板安装偏心对齿廓倾斜偏差的影响

为提高齿轮渐开线样板的制造精度,本文研究了齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差的影响。基于双滚轮-导轨式渐开线展成原理,建立了齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差影响的数学模型,并依据该模型分离出齿廓形状偏差和齿廓倾斜偏差;基于该数学模型,推导出补偿特定齿轮渐开线样板齿廓倾斜偏差所对应的安装偏心;最后,搭建了齿轮渐开线样板实验装置进行验证。实验结果表明:通过对安装偏心的补偿,可将齿轮渐开线样板齿廓倾斜偏差由-3.53μm减小到-0.06μm,达到了1级齿轮渐开线样板对齿廓倾斜偏差的要求。研究齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差的影响规律可以用于补偿齿轮渐开线样板的齿廓倾斜偏差,并为开发高精度齿轮渐开线样板提供技术支持。     

渐开线齿轮不同形式齿廓偏差对齿轮噪声的影响

在高速传动系统中,齿廓总偏差作为影响齿轮系统振动和噪声的重要因素已经引起设计者的重视.对齿轮传动系统中常见的轮齿不同形式的齿廓(正确渐开线、中凸、中凹、正压力角和负压力角)偏差对齿轮啮合噪声的影响进行系统的试验研究.试验结果表明,负压力角齿廓偏差的齿轮作被动轮时,噪声最大;正压力角齿廓偏差的齿轮噪声较小;中凹齿廓齿轮噪声较大;正确渐开线和中凸齿廓齿轮噪声较低.对5种不同齿廓偏差齿轮的噪声试验结果进行分析比较,建议在不影响重迭系数和传动精度的前提下,可以对齿轮采取"顶刃修缘"措施.     

虑及计值范围的 1 级齿轮渐开线样板精密成型

齿轮渐开线样板是渐开线齿轮齿廓偏差溯源与量值传递的基准,是校准各种渐开线测量仪器的标准计量器具,但是目 前国内外没有满足我国齿轮渐开线样板国家标准 GB/ T 6467-2010 要求的 1 级齿轮渐开线样板。 1 级齿轮渐开线样板对计值 范围和齿廓形状偏差要求极为严格,齿根部非计值范围内的齿面弧长仅 0. 1 mm 左右,极易受加工误差影响,导致齿根部加工 根切或加工不完整,使齿轮渐开线样板的齿根部齿廓形状偏差超差。 本文建立了起始展开角误差与齿轮渐开线样板齿根部齿 廓偏差映射关系的数学模型,分析了齿根部齿廓形状偏差超差的原因,通过 Siemens NX 运动仿真和 CAD 仿真对模型进行了验 证,并提出一种渐次加工的齿轮渐开线样板齿根部工艺,利用该工艺对一件具有 3 种基圆参数的新型齿轮渐开线样板进行了磨 削实验,4 个齿面均满足在计值范围内齿廓形状偏差 f fα <1 μm,满足我国齿轮渐开线样板国家标准 GB/ T 6467-2010 对 1 级齿 轮渐开线样板计值范围和齿廓形状偏差的要求,研究成果为 1 级齿轮渐开线样板的精密制造提供了工艺方法的支持。     

齿廓误差对斜齿轮接触特性的影响研究

为了研究齿廓误差对斜齿轮接触特性的影响,推导出含齿廓形状误差和齿廓倾斜误差的渐开线方程,并在ANSYS中建立了含齿廓误差的有限元模型,基于该模型获得了齿廓误差对最大接触应力、弯曲应力、载荷分布的影响规律。结果表明,齿廓形状误差和齿廓倾斜误差降低了齿轮的接触强度和弯曲强度,改变了齿轮的载荷分配状况,当齿廓形状误差大于5μm或齿廓倾斜误差等于0.5°时,齿轮由三齿啮合逐渐变为双齿啮合,双齿啮合逐渐变为单齿啮合,影响了齿轮的承载能力。     

渐开线直齿轮齿面磨损对接触载荷的影响

齿面磨损会改变齿廓形状从而导致接触状态发生改变,进而影响齿轮的动态特性和使用寿命等.针对渐开线直齿圆柱齿轮,基于Hertz理论和Archard公式建立磨损模型,并数值仿真了齿廓各点的磨损深度分布.计算表明,从齿根到齿顶磨损深度先减小后增大,在节点处磨损深度最小,在小齿轮的齿根处磨损深度最大,齿顶次之.在此基础上进一步探讨磨损对齿面接触载荷的影响,结果表明:随着磨损深度的增加,双齿啮合区齿面载荷波动增加,单双齿交替点载荷突变减小.靠近齿根的双齿啮合区接触载荷先减小后增大,靠近齿顶的双齿啮合区接触载荷先增大后减小.该结论可以为进一步研究齿轮磨损影响因素进而提高齿轮的使用寿命提供理论支撑.     

AutoCAD中齿轮渐开线齿廓绘制的探讨

虽然绘制渐开线齿廓的方法很多,但AutoCAD中还没有一种现成的绘制渐开线齿廓的方法,给绘制齿轮零件图带来了不便。本文利用渐开线的原理及AutoCAD的基本绘图命令,探索了一种绘制齿轮渐开线齿廓的方法,解决了齿轮零件图绘制中的困难。     

齿轮法向啮合齿廓及其测量

法向啮合齿廓是齿轮齿面上能反映齿轮的加工与传动质量的一条工程意义独特的曲线,在齿轮滚齿、蜗杆砂轮磨齿等展成法加工中,是齿面加工的形成曲线,在渐开螺旋齿轮传动中,是齿轮传动的工作曲线。然而,现有的齿轮测量仪器并没有法向啮合齿廓的测量功能。结合法向啮合齿廓的形成原理,给出了其理论模型,基于现有齿轮测量中心,提出了法向啮合齿廓偏差测量的四坐标测量法和三坐标测量法。测量实践表明,采用现有的齿轮测量仪器,能方便的实现法向啮合齿廓偏差测量与评定,四坐标法测得的法向啮合齿廓形状偏差、倾斜偏差和总偏差与三坐标法的测量结果相比分别相差0.2、1.3、0.6μm。与渐开线和螺旋线相比较,法向啮合齿廓具有综合性、统一性和唯一性,通过对渐开线偏差和螺旋线偏差的相互补偿,可优化对法向啮合齿廓的控制,有效降低对渐开线和螺旋线的精度要求。     

测头半径对1级渐开线样板齿廓偏差测量的影响

按齿轮渐开线样板国家标准推荐,1级齿轮渐开线样板的齿廓形状偏差需从展开长度3或5 mm开始计值,齿根部非计值区间对应渐开线弧长仅为0.03～0.18 mm,导致1级齿轮渐开线样板齿根部的渐开线齿廓难以精确测量。为了能更好发挥1级齿轮渐开线样板的量值精准传递作用,分析了1级齿轮渐开线样板结构的特殊性以及测头半径对渐开线齿廓偏差测量结果的影响,结果表明,在齿根展开角误差时,测头半径引入的测量误差会随着测头半径的增大而增大,并随着展开长度的减小而增大,在基圆附近的测量误差可以达到齿廓偏差的50%～200%;当仅渐开线齿面存在加工误差时,测头半径引入的测量误差和展开长度受影响的范围会随着测头半径的增大和被测渐开线基圆半径的增大而增大,在齿根部展开长度10%的范围内测量误差约齿廓形状偏差的10%～60%。通过选取测头半径r_p=0.5和2.5 mm的测头对同一齿轮渐开线样板验进行了测量实验验证了上述结论。研究为1级齿轮渐开线样板的精密制造、精密测量及使用展开长度区间选取提供了支持。     

面向啮合线的齿廓数学模型的建立及算例分析

在研究直齿圆柱齿轮啮合原理的基础上,提出了面向啮合线的齿轮齿廓设计方法。建立了面向给定啮合线的齿轮齿廓的数学模型;并以啮合线为椭圆形状的齿轮齿廓设计为例;验证了设计方法的合理性和正确性,最后计算了利用该方法设计出的齿轮的重合度,并与相同参数的渐开线齿轮进行了比较。研究结果表明:通过给定的啮合线形状设计齿轮齿廓比直接给定齿廓形状更容易控制齿轮的啮合性能。     

环境温度对双滚轮-导轨式渐开线测量仪的影响

双滚轮-导轨式渐开线测量仪是一种无阿贝误差、误差源少、测量精度高的渐开线测量仪器,常用来测量高精度标准齿轮和齿轮渐开线样板。本文研究了环境温度对双滚轮-导轨式渐开线测量仪及齿轮渐开线样板的影响,发现当双滚轮-导轨式渐开线测量仪的滚轮与待测齿轮渐开线样板的热膨胀系数相同时,环境温度的变化不会带来齿廓倾斜偏差,而滚轮与齿轮渐开线样板的热膨胀系数不同时,在20℃±5℃范围内环境温度的变化带来的齿廓倾斜偏差是随环境温度线性变化的,而且上述两种情况环境温度的变化均只带来纳米量级的齿廓形状偏差,可以忽略。通过ANSYS进行了渐开线样板、滚轮和导轨的热膨胀仿真验证,并通过GCr15钢和SiC陶瓷材料的滚轮对材料为GCr15钢的渐开线样板的同一齿面进行了不同环境温度下的齿廓偏差测量实验,环境温度变化时,GCr15钢材料滚轮测得的齿廓倾斜偏差未发生明显改变,SiC陶瓷材料滚轮测得的齿廓倾斜偏差的变化量为0.71μm/℃,与理论值0.73μm/℃基本一致,两种材料滚轮测得的齿廓形状偏差均未发生明显改变。     

齿轮齿廓滑动磨损的数值计算方法

在渐开线齿轮传动中,齿廓上各啮合点处的滑动磨损程度是由滑动系数的大小来衡量的,现根据滑动系数的定义和齿轮的啮合原理推导出了两齿廓间滑动系数的数值计算公式,为齿轮传动中的滑动磨损提供了一种方便实用的计算方法。     

考虑磨损故障的双渐开线齿轮传动系统动态特性研究

针对目前双渐开线齿轮(DIG)研究过程中齿廓磨损对双渐开线齿轮动态特性的影响问题,对考虑磨损故障的双渐开线齿轮传动系统动态特性进行了研究。首先,进行了双渐开线齿轮接触线长度与齿面载荷计算,考虑相对滑移距离,建立了等效接触模型;然后,进行了双渐开线齿轮齿面累积磨损量、齿轮齿面累积磨损深度的计算,建立了双渐开线齿轮啮合刚度计算模型,进行了磨损故障的双渐开线齿轮刚度的计算;最后,以一对双渐开线齿轮为研究对象,采用集中质量法建立了6自由度动力学模型,研究了齿面磨损对双渐开线齿轮动力学特性的影响。研究结果表明：在运行1×10⁴次载荷循环后,混合弹流润滑状态下,双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮(CIG)在节线附近齿根位置的最大累计磨损量差值为0.002 07μm,且双渐开线齿轮节线靠近齿顶位置的磨损小于普通渐开线齿轮的磨损;双渐开线齿轮系统在磨损后振动加速度幅值小于普通渐开线斜齿轮的幅值。通过对不同磨损情况下的时域响应进行研究,发现磨损导致双渐开线齿轮传动系统的振动幅值增大。     

微段渐开线齿轮齿廓直角坐标方程的建立

介绍了微段渐开线齿轮齿廓形成过程，通过坐标变换的方法建立了微段渐开线齿条／齿轮齿廓的直角坐标方程，对研究这种新型齿廓起着重要的作用；建立了微段渐开线齿条和齿轮的齿廓直角坐标方程，就可通过计算机手段进行虚拟设计，从而进一步研究影响微段渐开线齿廓的参数的变化规律及优化设计、啮合特性、用有限元方法将其与渐开线齿轮进行强度方面比较、加工方法的模拟及刀具设计。     

用标准渐开线滚刀加工短齿齿轮

用标准渐开线滚刀加工短齿齿轮江苏盐城职业大学（２２４００２）王正刚在工厂里，经常遇到短齿渐开线齿轮加工问题，由于批量小，特制专用短齿齿轮滚刀不经济，为此，我们介绍一种利用标准滚刀来加工短齿齿轮的方法。我们知道，标准齿轮正常齿制为：齿顶高系数ｈａ＝１，...     

双渐开线齿轮齿廓参数优化及滚刀设计

双渐开线齿轮是一种新型渐开线齿轮。这些齿轮的齿廓由两组渐开线和连接它们的过渡曲线组成，形成阶梯形。基于等强度原则，利用有限元关于接触强度、弯曲率强度分析计算结果，建立了双渐开线齿轮齿廓参数优化数学模型，并进行优化，给出双渐开线齿轮滚刀前刀面齿廓方程，并利用优化结果，设计、加工出双渐开线齿轮滚刀。     

切制齿条啮合的渐开线销齿轮圆头梳齿刀设计

采用投影关系探讨切削工况下正前角圆头梳齿刀的设计原理和方法,证明该刀具符合共轭原理,能正确切制出渐开线齿廓的销齿轮。该新齿廓由刀具齿顶刃圆弧r圆心运动轨迹形成的延伸渐开线的等距线和渐开线(两段自然形成的平滑曲线)组成,其传动性和工艺性优于现有技术的两圆弧一渐开线齿廓,尤其是切制的销齿轮能显著改善和提高低速重载的传动性能。用投影法求解梳齿刀各截面齿形最为便捷,为切制渐开线齿廓销齿轮开创了新的工艺方法。     

渐开线纯滚动测量中展开长度的确定方法

双滚轮-导轨式渐开线测量仪一种无阿贝误差、误差源少、测量精度高的渐开线测量仪器,常用来测量 1 级齿轮渐开线 样板或 1 级标准齿轮,但是双滚轮-导轨式渐开线测量仪不易准确获得渐开线的齿廓偏差与展开长度的对应关系。 而渐开线齿 面的齿根部容易累积较多的加工误差和测量误差,1 级齿轮渐开线样板要求齿廓偏差需要从展开长度 3 或 5 mm 处开始计值, 如果展开长度存在偏差将会影响齿廓偏差的测量结果。 为了获得齿廓偏差与展开长度较为准确的对应关系、实现齿轮渐开线 样板的精确计值,本文研究了双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量齿轮渐开线样板时齿轮渐开线样板齿顶圆角、齿顶圆偏差和滚 轮半径偏差对展开长度的影响,提出一种基于机器视觉的双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量策略和展开长度修正方法,通过机 器视觉判断渐开线样板理论齿顶点和起始测量位置,并根据滚轮半径对展开长度进行修正。 本文对一件齿轮渐开线样板进行 了测量实验,齿廓形状偏差的测量结果与齿轮测量中心的差异不大于 0. 1 μm,且齿廓偏差曲线具有一致性,说明该测量策略可 以获得齿廓偏差与展开长度的对应关系。     

曲线齿轮的研究

曲线齿轮系指轮齿的齿向系空间弧线的圆柱齿轮,其齿向线可为对称的圆弧或摆线,其齿廓形状可为渐开线或圆弧(图1) (一) 曲线齿轮的提出为了挖掘圆柱齿轮的承载能力,以往人们从齿廓方向着手,如将渐开线齿廓变成为圆弧齿廓,以提高其接触强度。但这种齿轮有其缺点,如弯曲强度较弱、易胶合、敏感性较强等。为了提高轮齿的综合强度,我们试图通过改变轮齿齿线的形状以达到改变轮齿齿面形状及啮合性质,从而提高圆柱齿轮综合强度的目的。通过我们的理论分析及试验证明这种设想是完全可行的。