偏心变位齿轮在分插机构中的设计及应用

针对偏心齿轮行星系分插机构存在啮合间隙的问题,提出一种变位系数随齿轮节曲线位置变化的设计方法来改变齿厚,消除齿侧间隙。根据节曲线位置计算出偏心齿轮几何中心距的变动系数,确定齿隙,对偏心齿轮进行连续的非零不等量变位,设计出偏心变位齿轮;利用工具齿条包络出齿轮的齿廓,获得偏心变位齿轮的齿廓数据;采用粉末冶金方法加工出偏心变位齿轮,并成功应用于齿轮行星系分插机构。实验结果表明:与偏心齿轮分插机构相比,采用此种方法设计的偏心变位齿轮行星系分插机构,可以实现无侧隙传动。     

齿轮传动法隙计算的虚拟变位法

创立了齿轮传动法隙计算的虚拟变位方法 ,论述了虚拟变位法在各种类型渐开线齿廓的齿轮传动法向齿侧间隙计算中的应用     

谐波齿轮传动柔轮和刚轮渐开线齿廓间隙的数学模型研究

分析了谐波齿轮传动柔轮和刚轮渐开线齿廓的性质和方程,通过建立柔轮和刚轮渐开线齿廓间隙的数学模型,得出了柔轮和刚轮齿廓的间隙方程,为进一步研究无侧隙谐波齿轮传动及其变位系数提供了依据.     

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。     

渐开线谐波齿轮空间齿廓设计及优化分析

为了提高渐开线齿廓谐波齿轮的啮合性能,利用柔轮装配变形的包络精确算法获得了设计截面内共轭齿廓离散点,基于渐开线特征对共轭齿廓离散点拟合,得出刚轮渐开线齿廓.考虑柔轮锥度变形的影响,建立了侧隙优化控制模型,对不同径向位移下柔轮截面的变位系数进行了优化.部分柔轮截面在减小齿廓工作段高的基础上再选择合理变位系数,设计出满足空间啮合要求的渐开线齿廓谐波齿轮,并通过运动仿真分析对设计结果进行了验证.结果表明,相对于设计截面,最大径向位移增大的截面通过减小变位系数可避免干涉,最大径向位移减小的截面通过增大变位系数可获得良好啮合性能;变位系数调整量与该截面至设计截面间的距离成近似线性关系.对最大径向位移减小幅度较大而引起干涉的柔轮后端截面,需减小柔轮齿高并合理改变变位系数,才可获得良好的啮合性能.相比平面齿廓,所设计的空间齿廓能增大啮合区间和齿廓接触面积,较大幅度提升传动性能.     

四齿差谐波齿轮传动采用渐开线齿廓的合理性证明

由于齿差系数的不同,四齿差谐波齿轮传动能否采用渐开线齿廓,不能利用以前的结论。本文研究了当柔轮采用渐开线齿廓时,与之共扼的刚轮采用渐开线对其理论齿廓进行拟合所造成的齿形误差的变化规律。通过与普通小模数渐开线圆柱齿轮传动的齿形公差进行比较,表明只要合理选择变位系数,刚轮就可以采用渐开线齿廓,这为在实际工程中研制四齿差谐波齿轮传动装置打下了理论基础。     

基于包络精确算法的渐开线齿廓谐波齿轮侧隙计算

啮合侧隙大小是影响谐波齿轮传动工作性能的重要指标之一。为了更准确计算渐开线谐波齿轮的侧隙,应用基于柔轮装配变形的共轭精确算法确定变形后柔轮齿的位置,计算渐开线齿廓柔轮的共轭齿廓,用曲线拟合的方法获得刚轮渐开线齿廓的变位系数,并进行侧隙计算。侧隙计算结果发现:渐开线齿廓谐波齿轮的最小侧隙出现在柔轮齿顶或刚轮齿顶。在柔轮最大变形左侧,最小侧隙出现在刚轮齿顶处,而在右侧则出现在柔轮齿顶处。     

基于Pro/E的角变位斜齿轮参数化精确建模研究

综合运用Pro/E软件的参数化技术对渐开线角变位斜齿轮参数化的精确建模设计进行了研究,以角变位斜齿轮加工和渐开线齿廓生成原理为基础,对比斜齿轮一般建模方法,从前齿廓截面、后齿廓截面的建立和螺旋线生成三个方面,提出了精确的角变位斜齿轮参数化建模方法,实现了角变位斜齿轮精确建模设计。     

基于载荷分担理论的双渐开线齿轮混合弹流润滑分析

根据双渐开线齿轮齿廓啮合特点,基于载荷分担、弹流润滑理论,建立双渐开线齿轮混合弹流润滑模型,研究双渐开线齿轮齿廓参数对混合弹流润滑特性的影响。采用对比法分析双渐开线齿轮与同参数普通渐开线齿轮啮合特性及润滑性能差异,并研究双渐开线齿轮齿廓参数对润滑特性的影响。研究表明:双渐开线齿轮由于轮齿分阶的影响,其啮合特性及润滑性能与普通渐开线齿轮相比有较大差异;稳态载荷作用下,双渐开线齿轮在除接触线全部位于齿顶啮合区之外的位置,润滑性能优于普通渐开线齿轮;双渐开线齿轮中心膜厚随齿腰高度系数增大而减小,摩擦因数随齿腰高度系数的增大而增大;中心膜厚在齿顶啮合区随齿腰切向变位系数的增大而减小,在齿根啮合区中心膜厚变化规律与齿顶啮合区相反,摩擦因数随齿腰切向变位系数的增大而减小。     

基于CATIA的端铣加工齿轮的建模和仿真

针对传统加工齿轮时存在的切削效率较低的问题提出端铣加工齿轮的方法。应用计算机软件CATIA对渐开线变位直齿轮进行了参数化三维建模,并对其进行了加工仿真。采用通用铣削刀具对该渐开线变位直齿轮进行端铣加工,针对端铣刀粗加工渐开线齿轮齿廓时存在的加工轨迹重复现象提出解决办法,并利用球头铣刀进行了半精加工、精加工渐开线齿轮齿廓的加工仿真。端铣加工齿轮有效提高了加工效率和加工精度。     

基于Pro/E的非标齿廓变位直齿轮的参数化建模

针对非标齿廓齿轮,尤其是有变位的非标齿廓的渐开线齿轮的的模型很难精确建立的问题,根据渐开线生成原理和理论公式,在Pro/E中利用方程建立渐开线,保证了渐开线齿轮齿形的准确性。利用Pro/E软件的参数化技术,通过建立齿轮各个变量及与之相啮合齿轮的变量与齿轮基本参数关系,实现非标齿廓的渐开线变位直齿轮的三维参数模型的精确建立,为产品的系列化结构设计及CAE分析提供了可靠的依据。     

齿轮内啮合传动的重合度及载荷修正系数的计算(Ⅰ)—齿侧间隙的计算

在渐开线齿轮少齿差内啮合传动中，由于受力侧的内、外齿轮齿廓之间的齿侧间隙较小，当齿轮受载后会出现多齿对同时啮合的现象。运用解析的方法推导出理论齿廓之间的最小间隙计算公式以及考虑制造误差以后的齿廓之间的最小间隙计算公式。通过分析对比，发现某些齿对的齿侧间隙值已接近制造公差及齿廓变形的数量级。在啮合区间的左右端部，各对齿廓的齿侧间隙差别较大，但具有小间隙值的齿对数较多；在中部，各对齿廓的齿侧间隙差别较小，但具有小间隙值的齿对数较少。考虑制造误差与不考虑制造误差对齿侧间隙值的影响不大，特别是在啮合区间的中部。     

高精度谐波齿轮传动的变位修正

通过分析高精度谐波齿轮传动对齿廓无侧隙的工程要求,研究了内啮合干涉情况和防止措施,对柔、刚轮的渐开线齿廓依据内啮合的干涉情况来确定变位系数并进行修正,通过对柔、刚轮变位系数的修正来保证无侧隙的要求.     

基于Pro/E的渐开线变位齿轮参数化建模

为了简化渐开线变位齿轮的建模过程,建立了同一齿或齿槽上的的齿廓方程,利用该方程能够直接绘制齿轮两齿廓线,有效的减少了操作步骤。首先推导出标准外齿轮同一齿槽上的渐开线方程,然后在此基础上推导了正变位外齿轮的齿廓方程,并同理得出内齿轮的齿廓方程。该方程适用于标准齿轮及正负变位齿轮。最后根据所得方程对齿轮进行建模,利用Pro/E的Program功能建立了各参数间的关系式,使建模过程得到了进一步的简化,提高了效率。     

内啮合渐开线齿轮传动法隙计算的虚拟变位法

提出了在内啮合渐开线齿轮法隙计算中的虚拟变位概念，阐述了虚拟变位的基本原理。并通过虚拟变位的方法，推导出内啮合渐开线齿轮传动法向齿侧间隙的计算公式。     

锥形面齿轮副的几何展成及轮齿接触分析

为了解决面齿轮同轴分扭构型中不同支路面齿轮副的齿侧间隙调整问题,使输入轮或惰轮支路之间载荷分配更均衡,对锥形面齿轮副进行了研究。推导了齿廓修形的锥形渐开线齿轮和齿廓修形的面齿轮齿面几何,研究了面齿轮齿宽限制条件。为了评价锥形面齿轮副的传动性能,进行了轮齿接触分析(Tooth contact analysis, TCA)和应力分析。研究结果表明:为了保证锥形面齿轮副传动强度,锥形渐开线齿轮半锥角不宜过大;锥形面齿轮副对误差有较好的耐受性;对锥形渐开线齿轮或者面齿轮进行齿廓修形后,能有效避免边缘接触;在几乎不影响啮合传动的情况下,可通过改变小齿轮轴向安装位置,调整锥形面齿轮副的齿侧间隙。锥形面齿轮副适用于类似同轴面齿轮分扭传动构型等需要调整齿侧间隙的传动场合。     

渐开线谐波齿轮的空间齿廓设计及啮合特性分析

考虑杯形柔轮在波发生器作用下的锥度变形特征,设计刚轮空间齿廓可有效降低齿间侧隙,提高谐波齿轮的啮合性能。在垂直于轴线的多个横截面内,将刚轮空间齿廓设计转化为由多个平面齿廓放样算法表达的空间曲面设计。在各横截面利用精确算法的共轭方程求解获得共轭齿廓离散点,基于渐开线齿廓特征对各截面内的共轭齿廓离散点拟合得到相应的变位系数。利用基于精确算法的变形后柔轮轮齿位置定位方法设计了相应的侧隙计算方法,获得空间齿廓在不同截面内的侧隙分布。为验证由多个截面内齿廓放样获得的空间齿廓的啮合性能,采用Solid Works建立刚轮和柔轮的空间齿廓装配模型,并进行干涉检查和侧隙结果验证。实例验证表明:相比平面齿廓,空间齿廓能增大啮合区间和齿廓接触面积,更多的啮合齿对保证了空间齿廓谐波齿轮具有更高的承载能力和更长的疲劳寿命。     

外啮合渐开线齿轮传动法隙计算的虚拟变位法

提出了虚拟变位的概念 ,阐述了虚拟变位的基本原理 ,并通过虚拟变位的方法 ,导出了外啮合渐开线齿轮传动法向齿侧间隙的计算公式 ,供齿轮传动设计之用     

非对称齿轮啮合刚度精确求解及齿廓参数分析

非对称齿轮是一种轮齿两侧采用不同压力角的新型渐开线齿轮,其齿廓参数对齿轮齿廓形状、运动特性、承载能力、传动效率和动力学特性等有至关重要的影响。基于齿轮啮合原理,运用李特文矢量法,根据加工刀具齿廓参数方程推导了非对称齿轮全齿廓方程;应用材料力学理论,建立非对称齿轮时变啮合刚度的数值求解模型,并通过有限元方法验证了该模型的有效性。基于所建立数值分析模型进行算例研究,总结了刀具圆角、压力角和变位系数对齿轮啮合刚度和重合度的影响规律。结果表明,随着轮齿工作侧压力角的增大,齿轮齿根厚度增加,单齿对的啮合刚度加大,齿轮的承载能力得到有效提高。加工工作侧轮齿齿廓刀具圆角的增大,也有利于提高齿轮的啮合刚度;同时,工作侧齿廓压力角的增大会使齿轮的齿顶厚度降低、啮合重合度减小,会导致齿轮的齿顶强度和冲击韧性降低。非对称齿轮齿廓设计时,应根据实际工况合理设置压力角参数。     

外啮合渐开线齿轮传动法隙计算的虚拟变位法

提出了虚拟变位的概念,阐述了虚拟变位的基本原理,并通过虚拟变位的方法,导出了外啮合渐开线齿轮传动法向齿侧间隙的计算公式,供齿轮传动设计之用。