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。     

线面共轭啮合原理及齿面构建方法

定义曲线与曲面共轭啮合的概念,即给定运动的两构件上的一条光滑曲线和一个光滑曲面始终保持连续相切接触,并给出由共轭啮合副齿面形成曲线与曲面共轭啮合的一般方法,在共轭啮合副的一个齿面上构建啮合管齿面与另一齿面相啮和;提出以适当半径的球体沿啮合曲线的指定等距线包络出管状曲面的齿面构建新方法,推导啮合管齿面方程、接触曲线方程等,给出啮合曲线选取的条件以及啮合管齿面半径的选取范围,从而建立以啮合曲线为脊线构建管状共轭齿面的理论;以摆线针轮行星传动为例,构建针齿螺旋管齿面,讨论线面共轭摆线针轮行星传动的特性;分析表明,线面共轭具有点接触特性,通过构建合适的线面共轭啮合副,可获得近似纯滚动啮合,齿面滑动率小,传动效率高。     

内啮合曲线构型齿轮传动基本原理及接触分析

在齿轮传动共轭曲线理论研究的基础上,以内啮合曲线构型齿轮传动为对象,推导了沿给定接触角方向的空间共轭曲线副啮合方程,建立内啮合条件下空间共轭曲线副表达式,根据空间等距包络方法构建继承内啮合共轭曲线副特性的啮合齿面,通过改变成型曲面的相对运动位置及等距半径,提出凸齿廓-凸齿廓、凸齿廓-平面和凸齿廓-凹齿廓3种接触型式;以空间圆柱螺旋曲线为例,结合理论分析结果及主要设计参数,建立凸齿廓-凹齿廓内啮合曲线构型齿轮副三维实体模型;定义齿面接触点压力角,给出基于空间共轭曲线的齿面滑动率计算算法,完成内啮合齿面接触迹线计算及分析,后续将对齿面啮合性能、接触力学特性及制造方法进行研究。     

一种无侧隙的锥形线齿轮齿面构建方法

基于空间曲线啮合原理,研究一种无侧隙的锥形线齿轮机构。以圆锥螺旋线作主动齿轮接触线,根据共轭曲线啮合理论,求解与之共轭的从动接触线。建立通过接触点且垂直于主动轮角速度方向的凹凸接触的无侧隙圆截面,并根据截面参数求解主、从动轮的中心线方程。以圆截面沿着中心线扫描构建无侧隙的凹凸接触齿面。共轭的接触线存在于所构建的空间曲面上,并根据截面圆半径和端面圆锥周长讨论极限齿数存在的情况。根据齿面方程建立三维模型并进行运动学仿真实验。实验结果表明,通过该方法构建的锥形线齿轮机构能够以设计的传动比实现平稳传动过程。在线齿轮啮合方程的基础上,提出一种新型锥形线齿轮齿面构建方法,为正交轴齿轮传动提供了新的解决方案。     

齿轮传动共轭曲线原理

在定义曲线连续相切接触的基础上,提出共轭曲线的概念,给出曲线共轭接触的基本条件。建立共轭曲线的基本理论:计算任意接触角方向的法矢量;论证曲线共轭啮合的充要条件,同时建立曲线沿给定接触角方向的啮合方程;推导共轭曲线及啮合线的通用表达式。分析研究典型曲线——圆柱螺旋线的共轭曲线及其接触性质,揭示不同接触角条件下共轭曲线的啮合关系,并且讨论齿面曲线共轭啮合的特点。研究表明该原理具有一定的通用性可适用于多种齿轮传动类型,同时共轭曲线接触的特点及选择的灵活性能够实现齿轮共轭啮合的最优设计。研究结果为齿轮齿面的构建提供了新方法,并为进一步研究共轭曲线齿轮啮合理论奠定了基础。     

线面对构齿轮啮合原理

根据曲线和曲面两种几何元素的接触特点,提出了线面对构齿轮啮合原理。定义了线面接触与线面啮合的概念,给出了线面啮合运动三要素;建立了线面啮合基本理论,得到与已知曲面相啮合的共轭曲线方程的通用表达式;通过在曲线每一点处的法平面上建立截面齿廓,进而构建连续曲面。以平行轴内啮合渐开线齿轮为例,通过在渐开线内齿轮齿面上选取接触曲线,构建新的线面啮合齿轮副,分析了线面啮合齿轮啮合过程的一般规律。研究结果表明,根据线面啮合原理,通过选取合适的几何参数,可以构建出一对正确啮合的点接触齿轮。该原理为齿轮齿面构建提供了新方法。     

一种平行轴圆截面线齿轮齿廓的构建方法

在空间曲线啮合理论的基础上,研究平行轴线齿轮的传动机构。以螺旋线为中心线,研究截面为圆时主动线齿的曲面方程,并以此构建主动线齿轮齿面齿廓。以同轴心的圆截面为从动线齿轮的齿廓截面,并根据从动轮中心线构建从动轮齿面方程。分析线齿轮啮合传动时主动线齿上的正反转接触线,并根据空间曲线啮合方程求出从动线齿的正反转接触线。此正反转接触线应满足从动线齿轮中心线构建的圆截面从动线轮齿面方程。可通过增加齿数提高其重合度以提高传动稳定性。通过建立线齿轮副3D模型并进行运动学模拟仿真实验,结果表明,此方法构建的平行轴圆截面线齿轮装配无法向侧隙,且传动过程无干涉,能够满足设计的传动比需求。     

圆弧齿线圆柱齿轮啮合理论的研究

推导了新型齿轮──圆弧齿线圆柱齿轮的刀具齿面方程，接触线方程，共轭齿面及端面截形的方程，啮合面、啮合线方程，齿轮齿面与同心圆柱面的交线方程。求出了其齿面上的根切界限曲线和啮合界限曲线，并导出了其诱导法曲率的计算公式。     

点接触摆线行星传动齿面构建方法

提出了点接触摆线行星传动的形成方法,并在摆线行星传动共轭啮合副的基础上给出形成点接触啮合的基本原理;提出了针齿啮合管齿面的构建新方法,推导出啮合管齿面方程、接触曲线方程,从而建立了以摆线针轮共轭啮合副的啮合曲线为脊线的啮合管共轭齿面。在设计实例中,构建了针齿的啮合管齿面,给出了针齿啮合管的位置参数和啮合管半径的选择方法,讨论了点接触摆线行星传动的特性。     

渐开线弧齿圆柱齿轮及其啮合特性

阐明了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数，利用微分几何理论推导出渐开线弧齿圆柱齿轮的齿面方程、共轭齿面方程以及齿轮副的啮合线、齿面接触线表达式，并通过计算机编程对弧齿圆柱齿轮的齿面、共轭齿面、啮合线及齿面接触线实现图形绘制，直观地揭示了弧齿圆柱齿轮在传动过程中的啮合特性。渐开线弧齿圆柱齿轮具有较长的齿面接触线和较大的啮合重合度，齿轮副啮合平稳性好。     

点接触弧齿锥齿轮齿面成型与分析

基于空间曲线共轭理论提出新型点接触弧齿锥齿轮齿面成型基本原理。通过给定空间圆锥螺旋曲线表达式,推导了沿指定接触方向的曲线啮合方程,进行了空间曲线啮合的数学描述,提出了轮齿齿面成型的等距包络设计方法,并基于数值实例建立了三维实体模型,运用ANSYS软件初步开展了齿面力学性能分析。研究表明,该新型齿轮传动符合理论设计,具有良好的传动性能。新型点接触弧齿锥齿轮预期具有高承载能力、高传动效率等特点,在汽车差速器等机构中有重要的应用前景。     

小轮为螺旋齿线圆柱齿轮的面齿轮数学模型

为满足一类面齿轮的初步设计需要,提供一种小轮为任意齿廓的螺旋齿线圆柱齿轮的面齿轮数学模型。首先,基于螺旋齿线圆柱齿轮设计原理,建立了基于任意齿廓的螺旋齿线圆柱齿轮模型I。其次,通过两种不同的方法建立面齿轮的数学模型,其一为根据模型I运用包络法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型II;其二为根据螺旋齿线圆柱齿轮的齿条的共轭齿形齿条模型III运用运动学法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型II。然后根据刀具齿轮模型,运用运动学法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型III。最后以双圆弧齿轮为例,依据面齿轮数学模型建立的思路,推导了基于小轮为双圆弧齿轮的面齿轮的齿面方程,验证了数学模型应用的可行性。研究结果为进一步开展不同齿廓螺旋齿线圆柱齿轮设计及其啮合的面齿轮设计提供数学模型参照,同时也为螺旋齿线圆柱齿轮及其啮合的面齿轮的加工刀具设计提供理论模型参考。     

滚齿直齿圆锥齿轮齿形的研究

对滚齿直齿圆锥齿轮提出了在其范成齿条的法面内,将一对滚齿直齿圆锥齿轮的啮合关系,与齿轮和范成齿条的加工啮合关系相结合的研究方法.在此基础上,利用包络法分析建立了滚齿直齿圆锥齿轮轮齿的齿面方程、滚齿直齿圆锥齿轮和范成齿条啮合的接触线方程.研制了可调倾角式滚切圆锥形齿轮加工装置.进行了直齿圆锥形齿轮滚切加工试验.结果表明加工的齿轮齿面形状与建立的齿面方程一致.     

圆弧齿线圆柱齿轮齿面啮合接触冲击应力分布研究

为了研究圆弧齿线圆柱齿轮齿面啮合接触冲击应力的分布规律,基于齿轮系统动力学理论和齿轮传动物理模型,分析了啮合接触冲击发生的原因;根据齿面方程建立精确的三维模型,进而建立不同冲击位置的啮合接触冲击有限元模型;通过对不同冲击速度下不同位置发生的啮合接触冲击进行仿真分析,研究齿面啮合接触冲击应力的分布规律。结果表明,在分度圆附近和齿顶附近发生啮合接触冲击时,从动轮危险区域出现在受载齿面齿根附近;在齿根附近发生啮合接触冲击时,从动轮危险区域出现在非受载齿面齿根附近。     

滚柱包络环面蜗杆传动的运动学分析

应用共轭曲面啮合理论，建立了滚柱包络环面蜗杆齿面方程、滚柱曲面与蜗杆齿面的啮合方程。在此基础上，对其接触线、相对速度、滚柱自转速度及压力角等运动学参数进行了深入分析。为该类机构的参数设计提供了理论依据。     

等距共轭曲面原理及其应用

在齿轮啮合原理中,等距共轭曲面原理是很有价值的。当我们研究某一对共轭曲面不方便时,可以应用这一原理转而去研究它们的等距共轭曲面,特别是可以把对在一般点处的啮合研究转化为对节面上点的研究,从而使问题和计算大大简化。应该指出的是,等距曲面（曲线）的初步概念早已应用于凸轮机构和摆线针轮啮合的简单特例中。文献[1]、[2]、[3]中都用了类似的名词。在文献[1]的平面啮合部分曾几次用了等距曲线的概念;文献[2]称之为当量共轭齿面,给出了当量齿面接触线方向角和当量共轭曲率公式,用于弧齿锥齿轮的切齿计算中,阐明了Gleason公司“SGM”计算卡编制原理与方法;文献[3]也采用了等距曲面的方法,并明确指出相互包络曲面的等距曲面也相互包络。本文把它作为一个普遍性的问题提出来,称之为等距共轭曲面原理,加以全面详尽地严格论证。讨论了等距曲面的主方向、主曲率之间的关系,论证了等距曲面的共轭性质,给出了相应的界函数和法曲率的关系式,举例说明了它的应用。在应用举例中,主要以“SGM”为例,说明应用等距共轭曲面原理和威尔德哈泊的研究成果[4],可以导出其他的计算卡。     

分阶式双渐开线齿轮啮合特性及有限元研究

利用空间啮合原理,建立分阶式双渐开线齿轮型线齿廓理论与数学模型,推导双渐开线齿轮端面齿廓方程和接触线方程,对相互啮合的两个双渐开线齿轮端面啮合过程及接触线变化进行模拟分析,基于ANSYS有限元分析软件,利用其中的参数化设计语言APDL,精确建立双渐开线齿轮的单齿啮合和双齿啮合有限元模型,并对其进行接触有限元分析.分析结果表明,节点附近啮合时,双渐开线齿轮接触线发生间断,并且单齿啮合远大于双齿啮合的齿面最大接触应力.     

加工误差对面齿轮接触特性影响分析

为分析插齿加工中刀具安装误差对面齿轮接触特性的影响,建立考虑刀具安装误差的面齿轮插齿加工的啮合坐标系;采用包络原理,推导了面齿轮齿廓曲面方程和含加工误差的面齿轮接触线方程;应用数值仿真的方法,建立了含刀具偏置与交角误差的面齿轮接触线模型,分析刀具偏置与交角误差对面齿轮齿接触轨迹的影响。研究结构表明,面齿轮接触轨迹对刀具的安装误差不敏感。     

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。     

三峡升船机船厢驱动系统齿轮齿条传动强度分析

以三峡升船机船厢驱动系统齿轮齿条传动为研究对象,基于共轭啮合理论推导修形齿轮齿廓方程,建立齿轮齿条传动三维接触有限元分析模型,通过罚函数法建立动力接触系统有限元方程,仿真计算齿轮齿条传动的综合位移、等效应力及齿面接触应力。建立含齿廓修形和轴线偏差的齿轮齿条接触有限元模型,分析了轮齿修形与轴线偏差对齿轮齿条传动啮合性能的影响,为三峡升船机的可靠运行提供依据。