雙圓弧弧齒錐齒輪傳動(dòng)嚙合特性的研究

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1、太原理工大學(xué)博士學(xué)位論文雙圓弧弧齒錐齒輪傳動(dòng)嚙合特性的研究姓名：張瑞亮申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：@指導(dǎo)教師：呂明20100525太原理工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文雙圓弧弧齒錐齒輪傳動(dòng)嚙合特性的研究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(zhǎng)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(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，這已被產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果所證實(shí)。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(guó)的使用推廣。對(duì)雙圓弧弧齒錐齒輪傳動(dòng)嚙合性能進(jìn)行仿真分析是深入研究雙圓

2、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(ToothContactAnalysis，TCA)以及虛擬仿真加工等計(jì)算機(jī)仿真方法和試驗(yàn)手段，對(duì)雙圓弧弧齒錐齒輪的傳動(dòng)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(dòng)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

3、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(duì)齒接觸系數(shù)計(jì)算方法；給出了雙圓弧弧齒錐齒輪連續(xù)傳動(dòng)的條件。通過線圖法可以直觀展示輪齒嚙合的交替過程，對(duì)雙圓弧弧齒錐齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算、齒輪幾何參數(shù)的合理選擇計(jì)算以及深入研究其傳動(dòng)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(shí)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(dòng)誤差曲線等有關(guān)圖形

4、的輸出。為雙圓弧弧齒錐齒輪的設(shè)計(jì)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(duì)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(dòng)軸參數(shù)的求解程序，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控（NumericalControl，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I太原理工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文輪仿真加工模型，包括機(jī)床模型、機(jī)床控制器、刀具模型以及齒坯實(shí)體模型等；完成了雙圓弧弧齒錐齒輪的仿真

5、加工和切齒試驗(yàn)，取得了較好的效果。5）首次分析了各種單項(xiàng)安裝誤差對(duì)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(yàn)證了本文提出的重合度計(jì)算公式的正確性，仿真結(jié)果與試驗(yàn)表明，雙圓弧弧齒錐齒輪能得到兩條接觸線，安裝誤差對(duì)齒高方向的影響較大，對(duì)齒長(zhǎng)方向的影響較小，雙圓弧弧齒錐齒輪加工時(shí)，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(xiàng)目的資助（雙圓弧弧齒錐齒輪傳動(dòng)性能研究，編號(hào)：200811006）。關(guān)鍵詞：雙圓弧，弧齒錐齒輪，嚙合理論，重合度，齒面接觸分析，仿真加工II太原理工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文RESEAR

6、CHONMESHINGCHARACTERISTICSOFDOUBLECIRCULARARCPROFILESPIRALBEVELGEARSABSTRACTAsanewtypespiralbevelgeartransmission，doublecirculararcspiralbevelgear(DCAPSBG)meshatconvexandconcavetoothprofileinbothlongitudinalandlatitudinaldirectionwhichapplieddouble-circulararctoothonspira

7、lbevelgear.Therefore,ithashighertoothsurfacecontactstrengthandtoothrootbendingstrengththanGleasonspiralbevelgear,whichhasbeenprovedbyproductexperiments.ForthereasonthatgeartoothsurfacegeometryofDCAPSBGiscomplexandlackofresearchersandfurtherstudy,theselimititspopularizatio

8、nandapplicationinourcountry.ResearchmeshingcharacteristicsofDCAPSBGusingsimulationanalysisisanef