【摘要】： 雙圓弧弧齒錐齒輪是將雙圓弧齒形應(yīng)用在弧齒錐齒輪上的一種新技術(shù),其特點(diǎn)是在齒長方向和齒高方向,均為凸、凹齒廓相嚙合,因此與一般的弧齒錐齒輪相比,它具有承載能力高、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn),這已被產(chǎn)品試驗結(jié)果所證實。然而由于雙圓弧弧齒錐齒輪齒面幾何復(fù)雜,研究者較少且不深入等原因,限制了它在我國的使用推廣。對雙圓弧弧齒錐齒輪傳動嚙合性能進(jìn)行仿真分析是深入研究雙圓弧弧齒錐齒輪嚙合特性的有效手段。因此本文從雙圓弧弧齒錐齒輪嚙合理論出發(fā),利用線圖法、齒面接觸分析(Tooth Contact Analysis,TCA)以及虛擬仿真加工等計算機(jī)仿真方法和試驗手段,對雙圓弧弧齒錐齒輪的傳動嚙合特性進(jìn)行了研究,為其進(jìn)一步研究、應(yīng)用和推廣打下必要的基礎(chǔ)。 論文的主要研究成果及創(chuàng)新點(diǎn)如下: 1)根據(jù)雙圓弧弧齒錐齒輪切齒加工原理,進(jìn)行了雙圓弧弧齒錐齒輪的切齒嚙合分析,應(yīng)用運(yùn)動學(xué)法建立了切齒嚙合過程中的大、小輪產(chǎn)形輪齒面方程、嚙合線方程以及雙圓弧弧齒錐齒輪的齒面方程表達(dá)式。 2)根據(jù)弧齒錐齒輪重合度的定義,給出了雙圓弧齒廓弧齒錐齒輪重合度的定義;首次采用線圖法分析了其嚙合過程,建立了雙圓弧齒廓弧齒錐齒輪重合度、多點(diǎn)接觸系數(shù)和多對齒接觸系數(shù)計算方法;給出了雙圓弧弧齒錐齒輪連續(xù)傳動的條件。通過線圖法可以直觀展示輪齒嚙合的交替過程,對雙圓弧弧齒錐齒輪的傳動設(shè)計、強(qiáng)度計算、齒輪幾何參數(shù)的合理選擇計算以及深入研究其傳動性能,具有重要意義。 3)根據(jù)TCA分析原理,首次建立了適合于雙圓弧弧齒錐齒輪的齒面接觸分析方法;分析了雙圓弧弧齒錐齒輪幾何特性,并應(yīng)用混合編程方法編制了仿真分析程序;程序中實現(xiàn)了雙圓弧弧齒錐齒輪接觸點(diǎn)位置、接觸橢圓大小、齒面接觸區(qū)以及傳動誤差曲線等有關(guān)圖形的輸出。為雙圓弧弧齒錐齒輪的設(shè)計提供了有效的手段和方法。 4)根據(jù)雙圓弧弧齒錐齒輪加工原理,以格里森制銑齒機(jī)為對象,首次提出了適用于雙圓弧弧齒錐齒輪加工的傳統(tǒng)機(jī)械式銑齒機(jī)調(diào)整參數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)控銑齒機(jī)加工調(diào)整參數(shù)的方法及轉(zhuǎn)換公式;編寫了機(jī)床各運(yùn)動軸參數(shù)的求解程序,實現(xiàn)了數(shù)控(Numerical Control,NC)程序的生成;應(yīng)用Pro/Engineer(Pro/E)和數(shù)控加工仿真系統(tǒng)VERICUT建立了雙圓弧弧齒錐齒輪仿真加工模型,包括機(jī)床模型、機(jī)床控制器、刀具模型以及齒坯實體模型等;完成了雙圓弧弧齒錐齒輪的仿真加工和切齒試驗,取得了較好的效果。 5)首次分析了各種單項安裝誤差對雙圓弧弧齒錐齒輪嚙合質(zhì)量的影響。利用TCA技術(shù)分析驗證了本文提出的重合度計算公式的正確性,仿真結(jié)果與試驗表明,雙圓弧弧齒錐齒輪能得到兩條接觸線,安裝誤差對齒高方向的影響較大,對齒長方向的影響較小,雙圓弧弧齒錐齒輪加工時,要嚴(yán)格控制齒坯尺寸公差及機(jī)床調(diào)整參數(shù)誤差。 本文的研究得到了山西省教育廳科技項目的資助(雙圓弧弧齒錐齒輪傳動性能研究,編號:200811006)。
【圖文】：

雙圓弧弧齒錐齒輪嚙合原理 點(diǎn)嚙合制傳動及其共軛齒面的形成兩共軛曲面1Σ 和2Σ 的嚙合傳動如圖 2-1 所示。在運(yùn)動曲面1Σ 上建立與該曲面固標(biāo)系1S ，其坐標(biāo)原點(diǎn)為1O ，在運(yùn)動曲面2Σ 上建立與該曲面固連的坐標(biāo)系2S ，坐為2O ，當(dāng)曲面1Σ 和2Σ 在空間某點(diǎn)接觸傳動時，兩點(diǎn)必須在 M 點(diǎn)相切，1r 為曲面 點(diǎn)的矢徑，單位法矢量為1n ，2r 為曲面2Σ 上 M 點(diǎn)的矢徑，，單位法矢量為2n 。設(shè)標(biāo)系2S 的原點(diǎn)2O 到運(yùn)動坐標(biāo)系1Σ 的原點(diǎn)1O 的矢徑為21m = OO。對于兩個共軛曲面1Σ 和2Σ 嚙合傳動，如果在嚙合過程中任意時刻都是曲線接觸 2-1(a)，則這對曲面稱為線接觸或線嚙合制共軛曲面，在切齒加工中產(chǎn)形輪與齒過程為線接觸，齒輪齒面是這些接觸線所形成的包絡(luò)面；如果嚙合過程中兩運(yùn)動任一時刻不是線接觸，而僅是在接觸線上的某一個點(diǎn)或幾個點(diǎn)接觸，則稱這對曲接觸或點(diǎn)嚙合制共軛曲面，如圖 2-l(b)�；↓X錐齒輪的嚙合過程是點(diǎn)接觸共軛曲。

共軛齒面(1)∑ 和(2)∑ 的形成有兩種方法：的仿形法；另一種是用滾切法加工，齒面法。和一般的弧齒錐齒輪的加工原理基本相同上進(jìn)行展成加工。假想平面齒輪與機(jī)床搖隨搖臺一起擺動，銑刀盤繞自身軸線旋轉(zhuǎn)不同的是，雙圓弧弧齒錐齒輪采用雙圓弧形的弧齒條。切齒時，銑刀盤代替假想平的傳動比對滾，使被切錐齒輪節(jié)錐面與產(chǎn)上從一端到另一端逐漸切出齒形。滾切一后退，工件的毛坯轉(zhuǎn)過分齒角度，完成一，反復(fù)進(jìn)行即完成整個齒輪齒形的加工過齒輪的切齒原理示意圖。假想平面齒輪
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH132.41

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張瑞亮;王鐵;李紅梅;;雙圓弧弧齒錐齒輪齒面接觸分析[J];機(jī)械設(shè)計;2011年07期

2 張瑞亮;樹學(xué)鋒;王鐵;武志斐;;雙圓弧弧齒錐齒輪重合度研究[J];機(jī)械傳動;2013年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 武志斐;FSH錐齒輪傳動嚙合特性的理論與實驗研究[D];太原理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 李紅梅;雙圓弧弧齒錐齒輪齒面接觸分析[D];太原理工大學(xué);2011年

2 李紅淵;雙圓弧弧齒錐齒輪的接觸性能仿真及試驗研究[D];太原理工大學(xué);2010年

3 龍虎;雙圓弧弧齒錐齒輪動態(tài)特性試驗與研究[D];太原理工大學(xué);2012年

本文編號：2649041