斜齿非圆齿轮啮合传动性能研究

作     者：王楠 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王生泽

授予年度：2014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：斜齿非圆齿轮 啮合传动 基本参数 仿真 

摘      要：非圆齿轮兼具了凸轮与齿轮的优点,尤其是直齿非圆齿轮在纺织机械、仪表仪器、军工等行业均有应用,但斜齿非圆齿轮实际应用的案例并不多见,关于斜齿非圆齿轮的研究主要集中在滚齿加工及模型的设计,对其基本参数等理论知识还未有深入研究。由于斜齿非圆齿轮中引入了广义螺旋角p从而很大程度的简化了封闭节曲线非圆齿轮的设计过程,并且斜齿非圆齿轮传动比直齿非圆齿轮传动更加平稳、噪声小、强度大。因此,斜齿非圆齿轮传动必将有广阔的应用前景。 论文研究的主要内容如下： 1)非圆齿轮性能研究 斜齿非圆齿轮基本参数的理论研究大多是基于直齿非圆齿轮。由于斜齿非圆齿轮啮合过程是空间齿廓面从一个端面啮合开始到另一端面逐渐退出,较之一般直齿非圆齿轮更复杂。通过对直齿非圆齿轮分析,找出斜齿非圆齿轮啮合与直齿非圆齿轮的联系与区别,这是研究斜齿非圆齿轮啮合传动特性的基础。 2)斜齿非圆齿轮的基本参数计算 由于斜齿非圆齿轮可通过β角的适当调节来满足节曲线的封闭性条件,进而使得其节曲线设计要比直齿非圆齿轮的设计方便。本文将给出斜齿非圆齿轮的基本参数计算式,并就斜齿椭圆齿轮的基本参数计算给出实例,旨在进一步完善斜齿非圆齿轮的设计计算。 3)斜齿非圆齿轮正确啮合与连续传动条件 本文将结合直齿非圆齿轮的正确啮合传动条件与斜齿圆柱齿轮正确啮合传动条件来研究给出斜齿非圆齿轮的正确啮合传动条件,并将给出斜齿非圆齿轮重合度计算式及相应的计算实例。 4)斜齿非圆齿轮啮合传动轮齿强度分析 普通直齿非圆齿轮尚无专门的经过实验验证的强度计算式,通常借用直齿圆柱齿轮的强度分析方法。同样的,斜齿非圆齿轮通过借鉴直齿非圆齿轮强度计算式来对其强度进行分析计算。 5).斜齿非圆齿轮的模拟与仿真 经过上述理论推导后,本文根据斜齿非圆齿轮加工过程通过三维软件建模一对典型斜齿非圆齿轮。在此基础上对其啮合传动情况进行模拟仿真,并对斜齿非圆齿轮上不同点受力情况进行相应地分析,找出斜齿非圆齿轮上的薄弱点。 本文研究了斜齿非圆齿轮基本设计参数,并从正确啮合条件、瞬时重合度的计算、接触疲劳强度和弯曲疲劳强度的计算方面分析斜齿非圆齿轮啮合传动性能,并通过一对椭圆斜齿非圆齿轮啮合传动有限元分析,给出了应用实例。