三自由度直、斜齿齿轮啮合机理的研究

论文摘要

本文主要介绍的是直、斜齿齿轮传动机构,该传动方式打破了常规的齿轮传动规律的运动方式,相共轭的一对齿轮的螺旋角不等,主动齿轮为渐开线齿廓的直齿轮,从动齿轮为渐开线齿廓的变螺旋角的斜齿轮(即螺旋角大小和方向均按一定的规律发生周期性的变化)。原理为:解除从动齿轮轴的两端的固定约束,使从动齿轮组件能够绕轴向对称中心转动,从而实现与从动齿轮组件固连的工件的周期性往复摆动。工作周期是由从动齿轮螺旋角的变化规律决定的,依据从动齿轮的螺旋角的变化规律不同,工作周期也就不同,来满足各种不同工作功能的要求。这种传动既克服了连杆机构的结构复杂、运动不平稳等缺点,又避免凸轮机构的传动动力小、寿命短的弱点。除具有齿轮传动的效率高、功率大、长寿命、传动平稳等优点外,还具有结构紧凑、体积小、转动比恒定、任意工作周期等独到特点。作者利用微分几何及啮合原理推导了直斜齿轮啮合的数学模型,得出齿轮副啮合面方程、共轭齿面方程及齿轮各自的接触迹方程,导出了齿轮啮合特性的相对滑移率、相对曲率和诱导曲率的计算公式。针对这种两轴三自由度的直、斜齿传动结构特点,分析了这种新型传动的啮合特性及其所在应用领域的工况条件,给出了这种传动方式效率和寿命计算方法。并用实例验证了所推出的这种传动方式理论计算公式和结论的正确性,且用Pro/ENGINEER软件某些产品进行实体绘制和啮合仿真,形象地展现出这种啮合传动结构形态。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 本课题提出的原因及研究的现实意义
• 1.1.1 直斜齿轮传动简介
• 1.1.2 直斜齿轮传动技术简述
• 1.1.3 课题提出原因及研究意义
• 1.2 本课题国内外研究动态综述
• 1.2.1 国外研究动态
• 1.2.2 国内研究动态
• 1.3 本课题研究的主要内容和构想
• 1.3.1 本课题研究的主要内容
• 1.3.2 本课题在未来研究的主要构想
• 1.4 我国的齿轮传动与制造技术简述
• 2 直斜、齿齿轮传动啮合的数学模型
• 2.1 直斜齿传动的坐标变换
• 2.2 齿轮副接触点的相对运动速度计算
• 2.2.1 建立固定坐标系
• 2.2.2 建立动坐标系
• 2.2.3 主动齿轮1的初始运动条件
• 2.2.4 从动齿轮2的初始运动条件
• 2.2.5 角速度及速度
• 2.2.6 两固定坐标系的坐标换算关系
• 2.2.7 齿轮副矢径
• 2.2.8 计算齿轮副接触点M的速度
• 1的变换,换成S₁的参数表示'>2.2.9 进行S→S₁的变换,换成S₁的参数表示
• 2.3 啮合方程式及共轭齿面方程
• 2.3.1 齿轮1齿面方程
• 2.3.2 齿轮1齿面方程的法向量
• 2.3.3 齿轮副啮合方程式
• 2.3.4 齿轮副啮合面的方程式
• Π的齿面方程式'>2.3.5 齿轮2的齿面∑^Π的齿面方程式
• 2.4 齿轮副的接触迹方程
• 2.5 齿轮副的啮合特性
• 2.5.1 齿轮副的诱导曲率
• 2.5.2 齿轮副的滑动系数
• 2.5.3 齿轮副的两类界限点曲线方程的确定
• 3 影响该种传动的效率及寿命的原因
• 3.1 两轴三自由度的直、斜齿传动结构简介
• 3.1.1 组成结构及传动原理
• 3.1.2 两轴三自由度的的直、斜齿传动主要特点
• 3.2 该种传动结构使用工况分析
• 3.2.1 运动学分析
• 3.2.2 使用工况分析
• 3.3 建立传动效率计算数学模型及寿命的评价指标
• 3.3.1 弹流润滑状态下直齿圆柱齿轮啮合效率计算
• 3.3.2 齿轮啮合效率的计算
• 3.3.3 变位齿轮啮合效率公式的修正
• 3.3.4 齿轮啮合效率的另一种简单计算方法
• 3.3.5 两齿差外啮合行星传动的效率计算
• 3.4 结构主要失效形式及影响因素
• 4 三自由度直、斜齿齿轮副的啮合仿真
• 4.1 关于Pro/ENGINEER软件
• 4.2 直斜齿齿轮副的啮合仿真
• 4.2.1 直齿轮几何尺寸的确定及建模
• 4.2.2 斜齿轮的几何尺寸的确定及建模
• 4.2.3 齿轮副的啮合
• 结论
• 参考文献
• 后记或致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果