渐开线少齿差行星传动线面共轭啮合理论研究

论文摘要

渐开线少齿差行星传动具有单级减速比大、传动平稳、结构紧凑、中心距可分、制造加工技术成熟、啮合副为凸凹接触、轮齿的接触应力小、承载能力高等优点,因而得到了广泛的应用。开展渐开线少齿差行星传动基础理论的研究,创新其啮合的原理,对于降低啮合副滑动率、提高传动性能等具有重要的理论意义和工程实用价值。本文的主要内容包括:①根据齿轮啮合相关原理,提出了渐开线线面共轭的概念,推导了渐开线少齿差线面共轭啮合副齿廓接触线方程、啮合方程等;论证了渐开线线面共轭啮合副啮合过程为点接触,其端面投影仍为渐开线共轭啮合副,具有渐开线齿轮传动中心距可分等优点。②提出了管状啮合齿面(啮合管)的概念,建立了渐开线管状啮合齿面方程,讨论了啮合管与共轭曲面的啮合传动特性。③由啮合副滑动率的定义,给出运用啮合副齿廓共轭曲线方程推导啮合副滑动率的通用方法;推导了渐开线少齿差行星传动传统啮合副和线面共轭啮合副的滑动率计算公式;与渐开线传统啮合副相比,线面啮合副最大滑动系数降低了近100倍;讨论了齿廓参数对渐开线面啮合副滑动率的影响。④根据渐开线线面共轭啮合理论,给出了基于线面共轭的渐开线少齿差行星传动的设计方法及设计实例,讨论了基于PROE的渐开线线面共轭啮合副参数化设计方法。⑤建立了渐开线少齿差行星传动传统啮合副及线面啮合副接触有限元分析模型,利用ANSYS求解器进行求解,并对结果进行了对比分析,进一步揭示渐开线线面啮合副的接触特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究的意义
• 1.2 少齿差行星传动研究现状
• 1.3 共轭啮合理论研究现状
• 1.4 点接触齿轮研究现状
• 1.5 论文主要研究内容
• 2 渐开线少齿差行星传动线面共轭啮合理论
• 2.1 渐开线线面共轭的基本原理
• 2.1.1 共轭啮合的基本原理
• 2.1.2 渐开线线面共轭的定义
• 2.1.3 渐开线线面共轭的推导过程
• 2.1.4 渐开线线面共轭啮合副的啮合特性
• 2.2 普通渐开线齿廓方程的包络法推导
• 2.2.1 坐标系的建立
• 2.2.2 啮合方程
• 2.2.3 内齿轮的齿廓方程
• 2.3 行星轮新齿廓曲面方程的推导
• 2.3.1 齿廓接触线的选取
• 2.3.2 空间渐开线等距曲线方程推导
• 2.3.3 啮合管方程的推导
• 2.4 啮合管实际接触线共轭继承性的验证
• 2.5 啮合管半径的取值范围
• 2.6 渐开线线面共轭啮合副的形成
• 2.7 空间渐开线的共轭接触线方程
• 2.7.1 坐标系的建立
• 2.7.2 啮合方程
• 2.7.3 内齿面上的接触线方程
• 2.8 小结
• 3 渐开线少齿差行星传动线面共轭啮合副的滑动率
• 3.1 啮合副滑动率简介
• 3.2 渐开线面面共轭啮合副的滑动率计算
• 3.3 渐开线线面共轭啮合副滑动率的计算
• 3.4 滑动率的比较
• 3.4.1 面面啮合副与线面啮合副滑动率的比较
• 3.4.2 线面啮合副齿廓参数取值对滑动率的影响
• 3.5 小结
• 4 渐开线少齿差行星传动线面共轭啮合副的设计
• 4.1 引言
• 4.2 线面共轭啮合副的设计
• 4.2.1 基本参数的选择
• 4.2.2 行星轮啮合管齿廓参数的确定
• 4.3 设计实例
• 4.3.1 基本参数的确定
• 4.3.2 行星轮新齿廓参数的确定
• 4.3.3 基于PROE 的线面共轭啮合副参数化造型
• 4.4 结构创新设计
• 4.5 小结
• 5 渐开线线面共轭啮合副的接触有限元分析
• 5.1 引言
• 5.2 渐开线线面共轭啮合副接触强度有限元分析
• 5.2.1 有限元网格模型的建立
• 5.2.2 有限元接触对的建立
• 5.2.3 边界条件及加载
• 5.2.4 有限元分析结果
• 5.2.5 改进分析
• 5.3 传统渐开线少齿差行星传动啮合副接触强度有限元分析
• 5.3.1 接触有限元模型的建立
• 5.3.2 有限元分析结果
• 5.4 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A 作者在攻读硕士期间申请的发明专利目录
• B 发表的论文目录