螺旋渐开线齿轮啮合原理和设计研究

作     者：卞文 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘雷

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：螺旋渐开线齿轮 齿面生成 齿面接触分析 虚拟样机技术 有限元分析 

摘      要：螺旋渐开线齿轮是一种新型齿轮，以螺旋渐开线的点啮合实现传动，可用于相交轴传动，本文以螺旋渐开线齿轮为研究对象，对其啮合原理和设计展开研究。 介绍了螺旋渐开线的形成及其参数方程，给出了相互啮合的一对螺旋渐开线的方程;采用运动学法，证明了螺旋渐开线的共轭特性。 从产形齿条包络生成齿轮的角度出发，运用齿轮啮合原理，由产形齿条齿廓方程，推导出螺旋渐开线齿轮的齿面方程。采用MATLAB编程生成螺旋渐开线齿轮的齿面，根据产形分析获得的齿面上点的三维坐标值，在PRO/E中建立齿轮的精确三维模型。 利用推导出的螺旋渐开线齿轮的齿面方程，建立了垂直相交轴螺旋渐开线齿轮传动的齿面接触数学模型，通过MATLAB软件编程分析了齿面接触情况，获得了齿面的接触点运动轨迹。 基于虚拟样机技术，采用PRO/E和虚拟样机仿真软件ADAMS建立了垂直相交轴螺旋渐开线齿轮传动的虚拟样机模型，获得了齿轮的转速特性曲线，验证了螺旋渐开线齿轮可实现定传动比传动。 基于有限元理论，采用有限元软件ANSYS，建立垂直相交轴螺旋渐开线齿轮传动的加载接触有限元模型，分析了齿面的接触应力和齿根弯曲应力，为该齿轮的传动设计提供了理论依据。