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正交面齿轮的啮合仿真与插齿加工

作　者: 姬存强
导　师: 魏冰阳
学　校: 河南科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 面齿轮三维仿真轮齿接触分析安装误差重合度
分类号: TG613
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 166次
引　用: 2次
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内容摘要

面齿轮传动是一种圆柱齿轮与圆锥齿轮相啮合的齿轮传动形式,当两轮轴线正交时,圆锥齿轮的轮齿将分布在一个圆平面上,泛称为面齿轮传动。面齿轮传动由于其在分流—汇流传动中的独特性,使其在航空领域的应用有着潜在的优势。目前国外在这方面的理论研究和应用上已经较为全面深入,但由于面齿轮传动技术应用的军事背景,形成了技术封锁与技术壁垒。所以,立足于自主创新和国产化,对面齿轮传动展开研究,提高其传动性能、啮合质量与可靠性,对公共安全和国防都有着重要的意义。本论文主要研究内容和结论如下:研究了面齿轮传动的几何原理,齿面接触区的局部化及其修形方法。建立了圆柱插齿刀具加工面齿轮的数学模型,推导了正交面齿轮的齿面方程。根据面齿轮的展成原理,建立了面齿轮不根切和齿顶不变尖的临界条件,确定面齿轮不根切的最小内半径和齿顶不变尖的最大外半径。以两套面齿轮为例,进行了几何参数计算和齿坯设计。推导了面齿轮齿面旋转投影面内网格节点的坐标计算公式;根据旋转投影关系,构建了理论齿面数据,并用数值算法进行求解;最后利用UG软件对计算得到的理论齿面进行三维仿真。三维仿真结果验证理论推导和几何设计的正确性。建立了面齿轮副啮合的TCA分析数学模型,通过对数学模型的求解,得到面齿轮副的接触路径。分析了安装偏置距、安装误差变形角和轴向位移三种安装误差对正交面齿轮副啮合传动的影响。最后根据TCA分析结果,计算了面齿轮副的重合度。根据面齿轮与圆柱齿轮的啮合原理,设计了插齿加工的工装,对现有的514型插齿机的工作台进行改造。进行了面齿轮插削加工试验,切制了若干对面齿轮,并在Y9550型锥齿轮滚检机上进行滚检和噪声试验。试验基本上达到预期的目的,验证了本文的理论研究结果。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第1章绪论  7-13
  1.1 研究的背景和意义  7-8
  1.2 面齿轮传动及其应用  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-11
  1.4 论文的主要研究内容  11-13
第2章正交面齿轮的设计  13-33
  2.1 瞬轴面、节面、节点  13-14
    2.1.1 瞬轴面  13-14
    2.1.2 节面与节点  14
  2.2 面齿轮的加工  14-15
  2.3 接触区的局部化和修形原理  15-18
  2.4 正交面齿轮齿面方程  18-22
    2.4.1 面齿轮加工坐标系的建立  18-19
    2.4.2 刀具齿面方程  19-20
    2.4.3 啮合方程  20-21
    2.4.4 面齿轮齿面方程的确定  21-22
  2.5 正交面齿轮几何尺寸的计算  22-28
    2.5.1 正交面齿轮的最小内半径  22-24
    2.5.2 正交面齿轮齿顶不变尖的最大外半径  24-28
  2.6 弯曲应力系数  28
  2.7 面齿轮设计实例  28-31
  2.8 本章小结  31-33
第3章理论齿面的数值求解及其三维仿真  33-43
  3.1 网格规划  33
  3.2 网格节点的计算  33-38
    3.2.1 旋转投影面内网格节点的划分  33-35
    3.2.2 齿面网格节点三维坐标的求解  35-36
    3.2.3 计算实例  36-38
  3.3 齿轮齿形的三维仿真  38-42
    3.3.1 UG NX5 简介  39
    3.3.2 建模过程  39-42
  3.4 本章小结  42-43
第4章轮齿接触分析  43-55
  4.1 TCA 的原理  43-44
  4.2 啮合分析坐标系  44-50
    4.2.1 TCA 分析方程  46-49
    4.2.2 TCA 方程组的简化  49-50
  4.3 安装误差对接触路径的影响  50-52
  4.4 面齿轮副的重合度  52-53
  4.5 本章小结  53-55
第5章面齿轮插齿工装设计及其插齿试验  55-63
  5.1 正交面齿轮的设计  55
  5.2 插齿加工的工作原理  55-56
  5.3 514 型插齿机工作台的改造  56-58
  5.4 面齿轮插齿加工  58-59
  5.5 滚检及噪声试验  59-61
  5.6 本章小结  61-63
第6章结论与展望  63-65
  6.1 结论  63
  6.2 展望  63-65
参考文献  65-69
致谢  69-70
攻读硕士学位期间的研究成果  70

正交面齿轮的啮合仿真与插齿加工

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