非圆摆线针轮传动的原理与设计

提出一种用于平行轴间变传动比传动的新型齿轮副——非圆摆线针轮传动.建立非圆摆线针轮传动的啮合坐标系,阐述了非圆摆线针轮共轭齿廓的形成原理.建立非圆针轮齿廓方程,利用坐标变换和齿廓共轭原理,根据圆柱针轮刀具的齿廓方程,结合非圆齿轮加工走刀轨迹及啮合方程,推导出非圆摆线轮的齿廓方程.基于上述理论,运用Matlab软件的数值计算实现了非圆摆线针轮副的参数化设计,得到非圆摆线针轮副的设计实例,并实现SolidWorks环境下的实体建模.运用Adams软件分析该齿轮副实例的运动特性,通过仿真实验结果与理论计算结果的对比,验证了该齿轮传动原理与设计的正确性.     

端曲面齿轮复合传动齿面设计与滑移特性分析

结合齿轮啮合定理,给出了实现预期传动特性函数的端曲面齿轮副节曲线和齿形的通用设计方法,以满足不同应用需求.基于端曲面齿轮副的复杂运动形式和应用场合,根据空间坐标变换理论,推导出端曲面齿轮副传动比、轴向移动速度,建立齿面滑移速度方程,并针对各轮齿及其齿面参数进行分析,讨论了端曲面齿轮副齿面滑移特性及其影响因素.结果表明,端曲面齿轮齿面滑移速度的大小和方向随着齿高的变化而变化,且在半个转动周期内,各齿的滑移特性各不相同.     

偏心端曲面齿轮副几何设计及分析

提出一种能够同时传递相交轴间的转动和移动的端曲面齿轮副。根据齿轮传动有关理论,设计了偏心端曲面齿轮副传动比,推导了偏心端曲面齿轮副节曲线。通过齿轮啮合原理,建立了该齿轮副的啮合方程和齿面方程,研究了偏心端曲面齿轮副压力角的变化规律,并使用SolidWorks的API接口进行二次开发,实现了偏心端曲面齿轮副的三维建模。分析结果表明偏心端曲面齿轮副设计方法能够实现更大的传动比和压力角,满足更多的潜在工程应用。      

面齿轮插齿加工中过程包络面和理论齿廓的干涉

实现面齿轮加工是面齿轮传动研究的基础,利用齿轮插齿加工方法,对正交非偏置面齿轮插齿加工中过程包络面和理论齿廓的干涉进行研究,目的是为了验证这种加工方法的可行性.根据插齿加工的原理,建立了面齿轮插齿加工坐标系,给出了插刀理论齿廓方程,推导了面齿轮插齿加工理论齿廓方程和加工中过程包络面方程;分析了过程包络面和面齿轮插齿加工理论齿廓的位置关系,仿真计算结果表明面齿轮插齿加工不会引起过程包络面和插齿理论齿廓的干涉;最终,通过面齿轮插齿加工试验论证了上述结果的正确性.     

偏置正交面齿轮的设计及插齿加工试验

针对偏置正交面齿轮的几何参数设计,根据齿轮啮合原理,建立了范成法加工偏置面齿轮的数学模型,推导了偏置正交面齿轮的齿面方程,分析了偏置正交面齿轮的根切和齿顶变尖现象,得出了相应的根切和齿顶变尖的限制条件。提出了偏置面齿轮的加工方法,设计了插齿工装,在Y514型插齿机上进行了插齿加工试验。在滚动检验机上进行了接触印痕检验。试验验证了理论推导和计算结果的正确性,偏置面齿轮插齿加工的可行性。     

点接触曲线构型内啮合齿轮传动接触特性分析

内啮合齿轮传动具有结构紧凑、体积小、承载能力高等特点,在行星齿轮传动机构中获得广泛应用。为进一步提高内啮合齿轮副传动性能,在齿轮共轭曲线理论的研究基础上,本文提出一种点接触曲线构型内啮合齿轮传动形式,建立点接触曲线构型内啮合齿轮传动基本数学模型,通过空间共轭曲线副实现较灵活的齿面设计,满足高性能使用需求。分析点接触曲线构型内啮合齿轮副接触特性,建立齿面运动分析模型,探讨连续旋转运动下齿面实际啮合特征;提出适用于该内啮合齿轮副的齿面重合度分析计算方法,推导依据空间共轭曲线副评判成型齿面滑动率的一般计算公式,讨论不同参数影响下齿面滑动率变化规律;概述点接触曲线构型内啮合齿轮副齿面法曲率计算原则,提出齿面干涉分析依据等。相关研究为后续构建高性能齿轮传动副奠定理论基础和技术支撑,具有重要的理论意义和工程应用价值。     

新型变曲率椭圆内齿型少齿差行星齿轮副的啮合特性与传动性能

根据摆线针轮少齿差行星传动原理,把圆形针齿齿廓看作两焦点重合的特殊定曲率椭圆曲线,在此基础上提出了一种新型高性能变曲率椭圆内齿型少齿差行星齿轮副:引入轴长系数λ分析了变曲率椭圆齿廓曲线的几何原理;基于微分几何和齿轮啮合原理,建立了新型变曲率椭圆内齿齿廓方程,并推导了与其共轭的少齿差行星齿廓方程;分析了该新型齿轮副的啮合线、根切条件、啮合界限、压力角、诱导法曲率和滑动率等啮合特性。研究表明:新型齿轮副具有多齿啮合特性;根切界限方程和啮合界限模型分别为共轭齿廓的根切判定、椭圆内齿的齿根优化提供了有效的理论设计方法;相对于摆线行星传动,当齿高确定时,减小轴长系数λ可降低齿轮副压力角、诱导法曲率以及滑动率敏感区间的滑动率幅值和平均值。应用该新型齿轮副对发动机可变气门正时系统的减速装置进行了机构设计与传动性能仿真分析,结果表明:相对于同类型的摆线行星传动,新型齿轮副在传动效率与传动精度方面具有优势。最后加工出了减速装置的物理样机,并测试了样机的回差。测得的回差能很好地满足设计要求,表明回差仿真模型与仿真结果具有合理性。     

基于包络法的正交面齿轮齿廓几何设计和根切研究

正交面齿轮传动具有诸多优点,为了实现正交面齿轮的加工,通过包络法对正交面齿轮齿廓几何设计方法和根切条件进行研究。建立了正交面齿轮的包络坐标系,给出了产形面和其齿角方程,推导了面齿轮齿廓和过渡曲面方程,利用MATLAB程序对面齿轮齿廓几何设计进行仿真;分析了面齿轮根切现象,得出根切条件,通过对根切条件的数值计算获得根切参数表并且利用最小二乘法对参数表进行统计分析,得到面齿轮根切几何条件的工程近似方程;最后通过面齿轮加工实验,验证了上述理论计算和工程近似方程的可行性。     

S型齿廓少齿数齿轮的几何建模与强度分析

针对渐开线少齿数齿轮副因齿面接触应力大导致承载能力低而难以广泛应用的问题,提出了一种能够实现凹凸弧齿廓啮合的基于正弦曲线齿条刀具加工的S型齿廓.给出了齿条刀具正弦函数的曲线方程,推导了S型齿廓数学模型,建立了S型齿廓少齿数齿轮的几何模型,分析了S型齿廓的诱导法曲率的计算方法,开展了齿轮副接触应力的有限元仿真分析,并与渐开线少齿数齿轮作了对比分析.结果表明,相互共轭啮合的S型齿廓齿轮副具有相同的齿廓方程形式,能够用一把齿条刀具或滚刀加工,且能较大幅度地提高少齿数齿轮副的承载能力.     

偏置正交面齿轮的几何设计及三维造型

针对偏置正交面齿轮的几何设计,建立了范成法加工偏置面齿轮的数学模型,推导了偏置正交面齿轮的齿面方程,分析了偏置正交面齿轮的根切和齿顶变尖现象,得出了相应的根切和齿顶变尖条件,给出了偏置正交面齿轮最小内半径和最大外半径的精确求解方法。利用Matlab软件计算了偏置正交面齿轮的齿廓坐标,并在给定参数下完成了偏置正交面齿轮的三维造型。     

正交变传动比面齿轮齿面法向偏差测量及分析

针对三轴数控精铣加工得到的正交变传动比面齿轮零件,提出了一种基于齿轮测量中心的正交变传动比面齿轮齿面法向偏差测量及分析方法.通过对理论齿面进行网格划分并在齿轮测量中心上完成对该齿轮零件的齿面测量,将测量获得的实际坐标数据与计算得出的理论坐标数据进行对比分析,从而得到了其实际齿面法向偏差,同时分析了该偏差的基本变化规律,最终实验结果验证了所建立的正交变传动比面齿轮齿面法向偏差测量及分析方法的可行性.     

过盈配合下圆弧齿轮加工方法研究

为研究过盈装配对圆弧齿轮加工的影响,文中建立了圆弧齿轮端面坐标的数学模型.通过圆弧齿形的端面坐标,获得圆弧齿轮螺旋面方程,并以此为基础,分析齿轮与轴过盈配合所产生的接触应力和接触变形,求解出接触面允许的最大过盈量和最大接触应力.通过齿轮的变形,研究过盈配合对圆弧齿轮加工的影响.通过模拟球头铣刀加工圆弧齿形的过程,分析过盈变形对齿形加工的影响,对今后圆弧齿轮的加工以及过盈量的选择提供理论支持.      

基于精密铸造技术的螺旋齿面齿轮拓扑齿面计算机辅助设计

为了获得高啮合稳定性的面齿轮传动机构,提出了一种螺旋齿面齿轮计算机辅助三维拓扑修形设计,获得点接触面齿轮啮合副以避免发生边缘接触的方法。首先建立接触路径修形设计的数学模型,采用虚拟插齿面齿轮原理,通过预先设计的传动误差函数实现了沿期望接触路径的齿面齿廓修形;然后利用计算机辅助设计技术构建沿接触线修形的数学模型,进行了沿接触线方向修形设计;通过修形量的叠加,重构了三维拓扑修形齿面,最终获得点接触双凸型面齿轮传动。最后以两种不同修形参数的螺旋齿面齿轮为例进行了轮齿接触分析(tooth contact analysis, TCA)。结果表明：设计参数与仿真结果高度一致,验证了计算机辅助修形设计方法的合理性。     

非圆齿轮无级调速特性分析与设计

针对非圆齿轮的时变速比特性，采用多段函数构造法实现了非圆齿轮副预设速比函数的再现设计；结合工程实际，提出了一种新型的非圆齿轮无级调速机构，推导了非圆齿轮无级调速机构的基本参数与输出速比的影响规律。根据机械原理、齿轮啮合理论与现代设计方法，采用SolidWorks和Adams等软件，建立了非圆齿轮无级调速机构的仿真模型，对非圆齿轮无级调速机构进行仿真，结果表明：改变非圆齿轮副间的相位差，该无级调速机构可以得到变化的输出速比，获得了该无级调速机构的输出速比与相位差的影响规律；搭建了非圆齿轮实验台，得到非圆齿轮副的实验速比与理论速比变化趋势一致，最大实验误差6.8%,验证了无级调速机构和非圆齿轮理论分析的可行性和正确性。     

高阶椭圆锥齿轮的传动模型与干涉检查的运动仿真

高阶椭圆锥齿轮是一种典型的非圆锥齿轮传动形式。以空间传动的啮合原理为基础,建立了该锥齿轮传动的空间球面啮合坐标系。分析了节曲线、齿廓及啮合线之间的变化关系;运用空间坐标变换的矩阵法创建了该齿轮的齿面方程。对该非圆锥齿轮的传动比、模数及齿数等基本参数进行了设计,详细分析了偏心率对相关参数的影响变化关系及其规律。应用离散数值法及三维软件,建立了该非圆锥齿轮齿廓的数学模型及虚拟实体模型,并进行了运动仿真及干涉检查。获得了该非圆锥齿轮齿形的设计计算及生成方法,通过实验验证了该方法的正确性。     

渐开线圆柱蜗杆与斜齿轮传动副接触特性分析

针对渐开线圆柱蜗杆与斜齿轮传动副齿面接触问题,基于空间啮合理论和微分几何,建立传动副共轭齿面接触轨迹及瞬时接触椭圆的数学模型。以某汽车座椅水平调节器中的渐开线圆柱蜗杆与斜齿轮传动副为例,利用数值分析方法对传动副进行齿面接触模拟分析,并进行了传动副齿面接触实验。分析结果表明：调整传动副传动比、法向压力角、法向模数和螺旋角可有效控制接触区域位置和接触面积大小。研究结果对渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动副的设计制造有理论指导意义。