变长线齿轮副的啮合及干涉分析

变长线传动是由标准齿轮滚刀加工出来的凹凸齿廓的传动。齿轮副中的小齿轮是凸齿的,齿廓是渐开线;大齿轮的主要部分是凹齿的,齿廓是延长渐开线(滚刀齿的顶角有圆弧时为延长渐开线的等距线)。在国外,苏联的“双渐开线齿轮传动”的实质与它很相似。由于它的啮合性质与圆弧点啮合齿轮类似,具有相同的优点,且对安装中心距误差不敏感。这种传动副的精确啮合过程以及齿廓间有没有干涉,是牵涉到它的啮合性质及应用范围     

双渐开线齿轮传动的干涉分析

双渐开线齿轮(我国又称变长线齿轮)传动中,大轮与小轮的齿廓干涉是难以避免的。设计这种传动的主要问题之一,是合理选择各个参数,把齿廓干涉量控制在合适的范围内,以便通过跑合加以消除,实现二齿廓的凸凹接触。本文考虑了刀具刀尖圆角的影响,对双渐开线齿轮的齿廓作了比较精确的数学描述,提出实用的干涉算法。并结合实例,分析了各参数对干涉的影响,列出了有关曲线。为双渐开线齿轮传动的优化设计进行了必要的准备。     

变长线齿轮应用简讯

我们设计制造了一台ZPL—300变长线齿轮减速器,用于5吨单主梁天车行走机构,以代替原来的圆弧齿轮减速器。自1980年5月1日安装运行以来,经几次检测表明:变长线齿轮传动有其特点,即接触强度、承载能力、啮合噪音和耐磨性等比渐开线齿轮显著优越;而与圆弧齿轮相比,又因其制造简单,测量方便,具有可分性的特点,而且使用一般的加工渐开线齿轮的直齿廓刀具便可加工     

变长线齿轮传动接触强度的机理分析

本文基于对变长线齿副凸凹齿面的主法曲率和诱导法曲率的计算，比较分析了变长线齿轮传动的接触强度，认为新设计型的变长线齿轮传动的接触强度可达到同参数渐开线齿轮传动的３～４倍左右。这一结论与实验结果和工业实验结果是一致的。     

变变位齿轮齿侧间隙的试验研究

采用理论分析与试验验证相结合的方式对偏心渐开线齿轮的齿侧间隙进行深入研究。通过比较一般偏心渐开线齿轮与变变位齿轮的齿廓差异,分别得出两组齿轮传动的齿侧间隙值;用线切割机床对齿轮进行加工,采用压铅丝法进行测试,将随着节曲线位置变化的变位系数用于偏心渐开线齿轮齿廓修正,并验证该方法在消除齿侧间隙方面的可用性。     

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。     

变长线齿轮的应用

七八年,我国学者首创了变长线齿轮传动理论。七九年我厂进行了应用研究,成功地研制出变长线齿轮减速器。(图1)八○年三月正式投入工业试验,经过半年的生产运转,证明变长线齿轮承载能力远比渐开线齿轮大,而噪音又比单圆弧齿轮小。加之其加工、测量简便,所以具有广泛应用的前景。     

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。     

交错轴变比齿条变比齿廓数字建模

为解决交错轴变比齿条变比齿廓建模问题,提出一种数字设计方法。该方法将变比齿轮齿条副中的渐开线斜齿轮,看作无数无限接近且垂直于其轴线的平面与其截交后截交线的集合;定义一条计算直线与变比齿廓固连且平行于变比齿条的长度方向,并在变比齿轮齿条副传动过程中,将该计算直线与遍历的截交线渐开线齿廓所有交点中长度值取得极值的点称为变比齿廓点;基于约束最优数学思想,建立了变比齿廓数字求解模型,开发了求解算法,生成了变比齿廓点云,拟合得到了齿廓实体模型。通过试制样件的传动比和传动稳定性测试,验证了该方法的正确性。     

人字齿轮滚齿加工工艺的改进

多年来我厂陆续开发生产了与油田抽油机配套的各种规格型号的减速机。以传递的扭矩大小而论,从2.8kN·m到7.3kN·m,已成系列。结构都是卧式平行轴两级传动的齿轮传动。齿轮的基本齿廓大多采用双圆弧齿形,个别采用渐开线齿形,甚至有的采用渐开线短齿齿形。但它们却有一个共同的特点,都采用了人字齿轮。     

齿轮传动浅说

齿轮标准是机械互换性基础标准。因为齿轮传动具有运动平稳、传动精确、传动比大、传动效率高等特点,所以是机械产品中应用最广泛的一种传动形式。现结合有关资料,谈几点粗浅体会。1 渐开线齿廓 渐开线齿廓是以渐开线作为齿廓曲线。渐开线则是由直线在圆上作纯滚动 所产生的。所以,该直线始终与基圆相切,其切点是每一瞬时的传动中心,其基圆上的弧长与直线在基圆上滚过线段相等。渐开线的齿廓是取决于基圆大小的,只要基圆大小不变,其传动比亦不变,这给齿轮传动副的安装、制造带来很大的方便。2 传动的基本条件渐开线齿廓保证了啮…     

渐开线齿廓波度与齿轮传动性能的关联性

渐开线齿廓含有大量的波度信息,将其拓展应用,与齿轮传动性能间建立联系,具有重要的工程价值。研究带波度渐开线方程的构建原理,拟合基于实测齿面数据的波度曲线;构建不同正弦波度渐开线齿廓,基于啮合原理在时域和频域范围内分析了波度的波长、幅值和相位与传动误差的关联性,并采用实际齿面数据进行了验证;建立带波度渐开线齿面有限元模型,对齿轮传动过程中波度的波长、幅值和相位与接触应力的关联性进行了仿真分析;开展齿轮传动误差试验,验证了传动误差计算的正确性。结果表明,齿轮传动误差波动幅度大小对齿廓波度的幅值变化较敏感;齿廓波度的周期性与传动误差阶次成分相关;波度波动周期数增加,齿数对应倍数的阶次幅值显著增大;齿面接触应力的大小主要受齿廓波度幅值的影响;渐开线齿廓波度的波长、幅值和相位的变化与齿轮的传动误差、接触应力具有较强关联性,可以基于齿廓波度信息预报齿轮啮合传动性能。     

渐开线谐波传动设计及啮合分析

谐波齿轮的齿廓对谐波传动装置性能具有显著影响,为提高谐波传动性能,以渐开线齿廓谐波传动为研究对象,基于谐波传动包络啮合理论设计谐波传动共轭齿廓,分析其共轭区域、共轭齿廓,并对其装配啮合状态、运动轨迹进行仿真分析。研究结果表明,渐开线齿廓谐波传动存在两个啮合区域,两条共轭齿廓,啮合区域一为有效啮合区域,啮合一区齿廓为有效刚轮齿廓,设计的渐开线齿廓谐波传动啮合良好,且具有尖点啮合、啮合齿数多、传动比大,为谐波传动设计和研究提供一定参考。     

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。     

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.     

S型齿廓曲线齿轮的重合度研究

重合度是影响齿轮传动啮合性能的主要因素,是判断齿轮传动连续性及传递载荷均匀性的关键指标。S型齿廓曲线齿轮是基于提高齿轮接触强度而提出的一种新型齿廓曲线齿轮,为进一步探究其啮合性能,推导了S型齿廓曲线齿轮传动的重合度计算公式,讨论了S型齿廓曲线齿轮的重合度随齿数、模数、分度圆压力角及衍生系数之间的变化规律,并与相同基本设计参数下的渐开线少齿数齿轮作了对比分析。结果表明,S型齿廓曲线齿轮的重合度较同参数的渐开线齿轮有较大优势。     

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。     

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。     

渐开线环形齿球齿轮传动原理与运动分析

介绍了一种新发明的球齿轮传动--渐开线环形齿球齿轮机构。与传统的Trallffa球齿轮相比,新型球齿轮一是采用了渐开线齿廓,二是轮齿在球面上呈环形连续分布,因而克服了离散齿球齿轮存在传动原理误差和难以加工这两个缺陷。首先介绍了这种新型球齿轮传动及其齿面的形成原理,以及派生出的另外一种新机构--球齿轮齿盘机构;为便于分析研究,对新型球齿轮传动的各部分名词术语进行了定义,然后分析了球齿轮机构的安装方式与结构特点以及球齿轮传动的啮合特点;给出了这种新型球齿轮机构的正确啮合条件和连续传动条件。还推导出这种新型球齿轮的齿面方程和啮合方程,理论结果证明了环形渐开线齿廓的共轭齿廓曲面仍然是环形渐开线曲面。利用方向余弦矩阵法分析了分别固联于主动球齿轮和从动球齿轮上两个动座标架之间的关系,通过旋转变换,分别推导出球齿轮机构和球齿轮齿盘机构的正、逆运动学模型,借助于行星轮系传动比计算方法求出了球齿轮行星传动中行星轮输出轴的偏转角与系杆框架偏转角之间的关系。     

双压力角渐开线钟表齿轮的优化设计

仪表圆弧齿轮被广泛用于机械计时仪器中,当对该种圆弧齿轮进行加工时,由于加工刀具的刃口为复杂曲线,成形较为困难.为此,作者利用渐开线刀具的齿廓为直线,刃口成形容易的特点,根据钟表齿轮的传动要求,提出了一种双压力角渐开线齿形.通过建立齿廓曲线方程,进行传动性能的计算,并对齿形参数进行优化.结果表明:采用优化修正的双压力角渐开线齿形能满足钟表齿轮的传动要求,适宜增速传动,其传动性能指标可以达到仪表圆弧齿轮的水平.