渐开线内啮合弧面蜗杆——第二报:相对主曲率、加工及试验

在《渐开线内啮合弧面蜗杆》的第一报中,已经详尽地阐明了提出这种蜗杆的理论依据。本文对此种蜗杆作了定量分折并报告研制结果。经试验在传动比为41,蜗杆转速为1610转/分时,效率达0.717。比之阿基米德蜗杆,无论承载能力和效率都有显著的提高,而无须制造复杂的弧面蜗轮滚刀又使这种蜗杆便于推广.     

渐开线内啮合弧面蜗杆 第三报:磨削

对于文提出的渐开线内啮合弧面蜗杆,本文给出一种将盘状砂轮修整成圆弧回转面的磨削方法,并对蜗杆磨削后的误差,有关参数的影响等进行了分析,最后报告加工和试验情况。此种方法具有误差小(约0.01 mm)、便于加工的特点。经磨削后的蜗杆效率和输出功率能比同尺寸的阿基米德蜗杆分别提高18％和26.87％。     

用空间曲面共轭原理设计非渐开线齿轮滚刀齿形的研究──用空间媒介齿条求基本蜗杆

本文运用投影齿条原理提出了计算空间啮合的新方法——空问媒介齿条法。找到了由给定的非渐开线齿轮，求与它相共轭的基本蜗杆形状之间的简单关系式，并进而发现在正常啮合情况下，基本蜗杆与齿轮啮合中的一些重要特点，因而为实际使用中采用空间啮合原理设计非渐开线齿轮滚刀齿形提供了理论基础。本文还附有前角直槽滚刀齿形的计算公式和实例。     

基于媒介齿条的渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动啮合特性分析

为了分析渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动的宏微观啮合特性,依据微分几何和啮合原理,基于卡姆士定理和媒介齿条的传动性能分析方法,构建渐开线圆柱蜗杆与媒介齿条、媒介齿条与渐开线斜齿轮的啮合关系,分析共轭齿面在接触点微观邻域内的曲面特征,推导并建立传动副瞬时理论接触点、实际接触椭圆、最大接触应力及重合度等宏微观啮合特性分析模型,并对某汽车座椅水平调节器上的渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动副进行宏微观啮合特性分析。研究结果表明:渐开线圆柱蜗杆斜齿轮传动副为瞬时理论点接触,齿面变形实际呈椭圆接触,接触轨迹分布于轮齿中部,接触椭圆的长半轴沿接触轨迹垂直方向,接触应力较大、重合度较小且与齿轮传动相近,适用于轻载场合。     

精确设计非渐开线齿轮滚刀基本蜗杆的简易方法

本文应用平面啮合原理精确设计各种非渐开线齿轮滚刀的基本蜗杆,提出并应用啮合线的投影原理从工件齿轮端截面的啮合线直接求得刀具蜗杆的端面齿形,而不必求出媒介齿条的齿形,方法很简单,还从啮合线的投影原理简明而形象地证明了一对螺旋齿轮直接啮合过程的啮合线是一条垂直于齿向的平面曲线。     

摆线等距曲线蜗杆传动

摆线等距曲线蜗轩是一种新型的蜗杆传动。在主平面内,蜗杆的齿形为摆线的等距曲线,而与蜗杆相啮合的蜗轮则为内摆线等距曲线。本蜗杆传动具有以下三个基本特征:①双接线,②凹凸形,③包油腔。本蜗杆传动可利用现成的摆线齿轮滚刀切削蜗轮,具有效率高,承载能力大和成本低等优点。本文阐明了提出这种蜗杆的理论依据。     

锥面双包络弧面蜗杆

本文提出一种新型的弧面蜗杆——锥面双包络弧面蜗杆传动。文中导出了蜗杆、蜗轮的齿曲面方程式和啮合条件方程式,并借助电算讨论参数对接触线形状和分布的影响,从而可以实现优化设计,这些参数是砂轮直径、半锥角、砂轮轴在垂直面内的倾斜角、蜗杆喉部直径系数等。本文又导出了啮合界限线和二次接触的计算公式(限于篇幅,K_σ~(ⅠⅡ)等的计算公式从略)。通过实例计算及实验研究,证实这种蜗杆具有良好的性能。     

非对称齿廓渐开线斜齿圆柱齿轮的齿形设计及啮合分析

为了提高齿轮的传动性能和承载能力,提出一种新型的非对称渐开线斜齿圆柱齿轮.设计了用于加工非对称渐开线斜齿轮的齿条型刀具,分析了齿条型刀具与齿轮之间的参数关系.建立了非对称斜齿轮端面、法面、轴面的齿廓方程以及沿齿轮轴向的螺旋曲面方程,研究了非对称斜齿轮对的啮合关系,并推导了进行内、外啮合非对称渐开线斜齿轮的共轭齿轮的坐标变换矩阵.以文中分析的斜齿轮参数关系为基础,通过三维软件建立了参数化的非对称渐开线斜齿圆柱齿轮三维模型,验证了本文所创建的数学模型和理论分析的正确性.     

平行轴渐开线变厚齿轮传动的几何设计与啮合特性分析

基于空间齿轮啮合理论,建立了平行轴渐开线变厚齿轮传动的节圆锥设计模型,提出了平行轴渐开线变厚齿轮传动的几何设计方法。考虑安装误差与变形,建立了平行轴渐开线变厚齿轮啮合分析模型,研究了节锥角、载荷与安装误差对啮合特性的影响规律。结果表明:节锥角增加使接触压力减小、齿轮副传动精度降低,但啮合刚度波动更为平缓;载荷增加使角度传递误差均值与峰峰值均增加,但对啮合刚度均值的影响不大;安装误差中,轴线平行度安装误差对齿轮副的啮合特性影响较大,将导致齿轮副产生边缘接触,而对于相同的轴线平行度误差量,y方向的轴线平行度误差产生的边缘接触更加严重。研究结果可望为平行轴渐开线变厚齿轮传动的工业化推广提供理论依据。     

滚子包络端面啮合蜗杆传动的啮合性能分析

为了提高蜗杆的承载能力、传动精度和效率,提出一种新型蜗杆传动形式——滚子包络端面啮合蜗杆传动。根据微分几何和齿轮啮合原理建立坐标系,推导蜗杆齿面方程,以及诱导法曲率、润滑角、卷吸速度和自转角等齿面啮合参数计算公式,研究蜗杆主要设计参数对啮合性能的影响规律。研究结果表明:滚子包络端面啮合蜗杆传动的单段蜗杆与蜗轮同时啮合齿对数为5,具有较高的承载能力;最大润滑角达到89°以上,具有良好的润滑性能,为后续的优化设计确定了参数合理的取值范围。     

渐开线圆柱蜗杆传动啮合原理

本文应用南开大学齿轮啮合理论研究组提出的“齿轮啮合的数学理论”,系统地研究了渐开线圆柱蜗杆传动的啮合原理。用矢量解析法推导出了这种蜗杆传动啮合原理的下列公式:1.蜗杆齿面方程式;2.啮合方程式;3.接触线方程式;4.一类界限曲线方程式;5.二类界限曲线方程式;6.诱导法曲率计算公式,7.接触线方向与相对速度方向夹角的计算公式。这些公式可用于分析研究渐开线圆柱蜗杆传动的啮合质量。     

少齿数渐开线齿轮副啮合区域的研究

本文讨论了渐开线齿轮传动的啮合区域,提出了少齿数渐开线齿轮副节点外啮合时,齿面接触强度应以实际啮合线的中点作为计算点,并提出了节点外啮合的判定条件;推出了在实际啮合线中点啮合时综合曲率半径的计算公式;最后通过一个实例,说明以节点和实际啮合线中点为计算点时二者之间的误差.     

偏心误差对微线段齿轮的传动性能影响研究

微线段齿轮作为一种新型齿轮,具有承载能力强、耐磨性好、传动效率高等特点。为了进一步提高微线段齿轮的应用性,文章重点研究了偏心误差对微线段齿轮传动性能的影响。根据微线段齿轮齿廓的成形原理,建立了其齿廓的数学模型;基于该数学模型,结合微线段齿轮离散型齿廓的特点,将离散化齿面接触分析(tooth contact analysis,TCA)方法引入到微线段齿轮啮合分析中,对考虑偏心误差的微线段齿轮传动误差计算方法进行了研究,并编制了相应的程序;基于该程序,对比分析了偏心误差对渐开线和微线段齿轮传动误差的影响。结果表明,偏心误差会导致微线段齿轮在每个啮合周期产生不断波动的传动误差,其基频幅值比渐开线齿轮的要小,但是随着偏心误差增加,传动误差中高频部分的影响越来越明显。为了设计高性能的微线段齿轮,可以通过提高微线段齿轮孔和轴的加工及安装精度来减小偏心误差带来的传动性能影响。     

基于高精度修磨轮包络精化圆柱蜗杆的理论研究

提出一种用修磨轮双自由度精化圆柱蜗杆的新方法,运用空间啮合原理对该方法进行了理论分析,推导出若干啮合分析方程工,从理论上验证并得出了用渐开线齿轮形修磨轮可精化出渐开线圆柱 的结论,通过对修磨齿形的特殊设计与制造还可精化其它齿形的圆柱螺杆 ,且效率高,成本低。     

小角度交错轴变厚齿轮齿根应力及影响因素分析

为了准确计算小角度交错轴渐开线变厚齿轮啮合过程中的齿根弯曲应力,采用空间齿轮啮合原理和有限单元法,分别建立了渐开线变厚齿轮齿面模型及空间小角度交错轴渐开线变厚齿轮啮合模型,提出了基于齿根及过渡圆弧精确建模的渐开线小角度交错轴变厚齿轮副齿根弯曲应力数值计算方法,对其齿根弯曲应力进行了分析,研究了关键设计参数顶隙系数、扭矩载荷、中心距误差、轴交角误差、小齿轮轴向误差以及大齿轮轴向误差对齿根弯曲应力的影响。结果表明,顶隙系数的增加使得齿根最大弯曲应力减小;轻载下齿宽方向的齿根应力分布较为平坦,重载下齿宽方向的齿根应力呈明显的抛物线状;轴交角误差和中心距误差的存在使得最大齿根弯曲应力增大,最大弯曲应力的位置随误差的正负而分别向轮齿的两端偏移,大小齿轮轴向位置误差对轮齿弯曲应力影响较小。     

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。     

基于圆弧啮合线内啮合齿轮设计与特性分析

针对内啮合齿轮传动,提出1种基于圆弧啮合线的大重合度内啮合齿轮构造方法。选取连接外齿轮和内齿圈节圆交点和齿顶圆交点的圆弧为啮合线,构造在该啮合线上共轭的外齿轮和内齿圈齿顶齿廓;根据共轭原理设计与齿顶齿廓共轭的齿根齿廓,完成内齿圈齿根齿廓修形;对新齿形进行根切检验,分析新齿形啮合几何特性及加载接触;利用数控加工方法完成内啮合齿轮样件的加工并进行啮合试验。研究结果表明:新齿形不产生根切和齿顶干涉;与渐开线内啮合齿轮相比,新齿形重合度大大提高,相对滑动率减小,相对法曲率增大;齿面接触和齿根弯曲应力显著降低,承载能力大大提高;齿数比为38/53的新齿形存在7对齿接触,验证了新齿形的大重合度啮合。     

面齿轮磨削仿真及齿面误差分析

为了研究经蜗杆砂轮磨削后的面齿轮齿面误差对其啮合性能的影响,运用CATIA二次开发设计面齿轮插齿及磨齿的仿真流程,并对面齿轮插齿及齿面磨削进行加工仿真,得到经插齿和磨齿的面齿轮齿面,并对磨齿后面齿轮齿面接触和误差进行仿真。同时,加工出一定参数的面齿轮,对其啮合性能进行实验测试。通过传动误差分析,发现经蜗杆砂轮磨削的面齿轮比经插齿得到的面齿轮啮合性能要优越,因此,磨削后的齿面误差对其啮合性能影响可以忽略。     

渐开线螺旋齿轮啮合的几何原理

本文应用了微分几何和解析几何的理论,并建立了“投影齿条”的概念,把渐开线螺旋 齿轮的啮合简化成为齿轮与齿条的啮合问题,对螺旋齿轮啮合的几何原理作进一步的探讨, 找出了螺旋齿轮啮合的特性,解决了螺旋齿轮啮合的重迭系数,紧密啮合,不产生干涉的条 件及其啮合区域等问题。 本文系结合本院机械制造教研室的齿轮电加工和齿轮精车科学研究而作的。它的原理同 样可应用于如滚齿、剃齿、车齿、蜗杆砂轮磨齿等属于螺旋齿轮啮合形式的齿轮加工问题上 去。     

斜齿圆柱齿轮齿侧面形位误差的研究

斜齿轮齿侧面的形位误差,传统的方法是用渐开线误差和螺旋线误差来评定。接触线和法向啮合齿形为渐开螺旋面上的另两条特性线,前者是在齿轮精度标准JB179-81中被取消而在JB179-83中重新增加的一项齿轮精度指标;后者是在JB179-83中允许代替端面渐开线而予以测量的一条线。本文首先推出了法向啮合齿形的方程式,并应用法向啮合齿形的概念,来阐明斜齿轮齿侧面的形成原理,从而说明新机标允许测量法向啮合齿形的合理性;然后分析了齿侧面各个位置误差之间的关系,并通过试验,证实了接触线误差是评定斜齿轮齿面接触质量的一个较佳指标,为在新机标JB179-83中保留这个指标提供了论据。