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偏置圆柱蜗杆传动啮合性能分析及蜗杆加工方法研究

作　者: 岳芹
导　师: 孙月海
学　校: 天津大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 偏置圆柱蜗杆传动接触线渐开线蜗杆啮合性能盘形铣刀
分类号: TH132.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 25次
引　用: 2次
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内容摘要

渐开线偏置圆柱蜗杆传动是一种由蜗杆和面蜗轮组成的相啮合的传动,具有体积小、传动比大、振动和噪声低等优点。本文以实质为少齿数斜齿圆柱齿轮的蜗杆和面齿轮(即蜗轮)组成的空间相错的蜗杆传动为研究对象,分析了基于第二象限的渐开线偏置圆柱蜗杆传动的接触性能、参数的优化选择,并对加工螺旋面蜗杆的刀具设计做了研究。主要研究内容如下:首先依据微分几何和齿轮啮合原理,用运动学的方法建立了基于第二象限的渐开线偏置圆柱蜗杆传动的数学模型,推导了蜗杆传动的啮合函数、啮合方程、蜗轮的齿面方程以及蜗杆螺旋齿面上的二类界限线方程等相关的理论方程。其次利用已经求得的基于第二象限的渐开线偏置圆柱蜗杆传动的数学模型,通过计算机对其啮合接触性能进行了仿真,重点分析了各参数对渐开线偏置圆柱蜗杆传动啮合性能的影响。分析表明,适当地增加螺旋角,增大模数,减少蜗轮齿数,减小蜗杆头数,增加蜗杆螺旋面工作长度都可以改善接触线的分布,从而使蜗杆副的啮合传动性能更好。最后,对已经建立好的渐开螺旋面蜗杆齿面加工进行了研究。利用仿形法的加工原理,通过接触线法求解出了盘形铣刀回转面与工件螺旋面的接触条件,运用编程软件对盘形铣刀的轴向截形图进行了设计,并对因螺旋面蜗杆齿面变位引起刀具轴向截形图的变位进行了研究。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 课题研究的背景及意义  7-8
  1.2 国内外面齿轮发展的现状  8-12
    1.2.1 面齿轮理论的研究  8-10
    1.2.2 面齿轮加工方法的研究  10-12
  1.3 面齿轮传动的特点  12-14
  1.4 本文研究的主要内容  14-15
第二章偏置圆柱蜗杆传动啮合理论  15-31
  2.1 偏置圆柱蜗杆空间坐标系的建立及坐标变换  15-18
    2.1.1 建立偏置圆柱蜗杆的空间坐标系  15-16
    2.1.2 坐标变换  16-18
  2.2 基本方程  18-24
    2.2.1 偏置圆柱蜗杆渐开线方程  18-19
    2.2.2 螺旋渐开面方程  19-20
    2.2.3 渐开线蜗杆螺旋齿面上任意一点的单位法矢量的方程  20-22
    2.2.4 蜗杆与蜗轮在啮合点处的相对运动速度  22-24
  2.3 啮合函数以及啮合方程  24-25
    2.3.1 螺旋蜗杆左侧齿面包络蜗轮齿面的啮合方程  24-25
    2.3.2 螺旋蜗杆右侧齿面包络蜗轮齿面的啮合方程  25
  2.4 渐开线偏置圆柱蜗杆传动的齿面方程  25-28
    2.4.1 蜗杆齿面上的瞬时接触线  25-26
    2.4.2 啮合面  26-27
    2.4.3 蜗杆包络的蜗轮齿面方程  27-28
  2.5 蜗杆螺旋齿面上的二类界限曲线  28-30
  2.6 小结  30-31
第三章偏置圆柱蜗杆传动啮合性能分析  31-48
  3.1 齿面接触区域的边界条件  31-34
    3.1.1 设计参数的取值范围  31-33
    3.1.2 蜗杆齿面接触区域的边界条件  33
    3.1.3 蜗杆齿面接触啮合界限线的确定  33-34
  3.2 啮合性能的分析  34-47
    3.2.1 渐开线偏置圆柱蜗杆传动的基本几何参数  34-35
    3.2.2 偏置圆柱蜗杆传动在初始设计参数下的啮合性能分析  35-47
      3.2.2.1 螺旋角对啮合性能的影响  39-42
      3.2.2.2 模数对啮合性能的影响  42-43
      3.2.2.3 蜗轮齿数对啮合性能的影响  43-44
      3.2.2.4 蜗杆头数对啮合性能的影响  44-46
      3.2.2.5 蜗杆螺旋面工作长度对啮合性能的影响  46-47
  3.3 小结  47-48
第四章渐开线偏置圆柱蜗杆加工方法的研究  48-62
  4.1 刀具回转面与工件右旋螺旋面模型的建立  48-50
  4.2 刀具回转面与工件右旋螺旋面接触条件的确定  50-51
    4.2.1 刀具与工件表面接触线应满足的基本条件式  50-51
    4.2.2 已知工件螺旋面求刀具回转面时，螺旋面上的接触线条件式  51
  4.3 加工右旋渐开螺旋面的盘形铣刀截面方程  51-55
    4.3.1 左侧渐开螺旋面上接触线应满足的基本条件式  52-53
    4.3.2 右侧渐开螺旋面上接触线应满足的基本条件式  53-55
  4.4 盘形铣刀的齿形  55-58
    4.4.1 盘形刀具参数的选择及求解步骤  55
    4.4.2 盘形刀具加工螺旋面时，铣刀过渡曲线的确定  55-56
    4.4.3 盘形刀具轴向截形图  56-58
  4.5 铣刀加工工件因干涉进行刀具变位设计  58-61
  4.6 小结  61-62
第五章总结与展望  62-64
  5.1 全文总结  62-63
  5.2 课题展望  63-64
参考文献  64-67
致谢  67

偏置圆柱蜗杆传动啮合性能分析及蜗杆加工方法研究

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