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正交面齿轮的加工技术及啮合性能研究

作　者: 舒陶亮
导　师: 何国旗
学　校: 湖南工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 面齿轮传动齿面接触加工仿真啮合仿真啮合性能
分类号: TG61
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 65次
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内容摘要

面齿轮传动是一种由圆柱齿轮与圆锥齿轮相啮合的新型齿轮传动，具有结构简单、重量轻等优点，面齿轮在分流—汇流传动方面的独特性，使其在航空领域，尤其是新型战斗直升机中的应用表现出了潜在的优势。本文根据面齿轮的加工原理及方法，计算出了面齿轮传动的接触轨迹，并进行了面齿轮的加工仿真，对面齿轮传动的啮合性能进行了仿真与实验研究，为面齿轮的设计制造及实际应用提供重要依据，主要内容如下：面齿轮的实体建模及接触分析。根据面齿轮的插齿加工及啮合原理，推导了面齿轮齿面方程和过渡曲面方程，求解了面齿轮不发生根切和齿顶变尖的最小内半径和最大外半径。根据计算出的面齿轮齿面坐标点进行了齿面可视化及面齿轮实体建模。根据插齿刀、圆柱齿轮与面齿轮的啮合特点，推导出相应的接触轨迹方程，并对接触轨迹进行了可视化仿真与分析。基于磨齿加工的面齿轮齿面偏差及接触分析。根据面齿轮磨齿加工特点及啮合原理，推导了蜗杆砂轮的齿面方程，并得出了蜗杆砂轮不发生根切的条件，根据砂轮齿面坐标点实现了砂轮的实体建模。对基于磨齿得到的面齿轮齿面与理论齿面进行了偏差分析。对砂轮与面齿轮齿面的接触点位置进行了计算及可视化分析。面齿轮磨齿加工仿真。运用CATIA软件的二次开发技术对面齿轮的磨齿加工进行了仿真，并将磨齿得到的面齿轮齿形进行分析，验证了磨齿方法以及砂轮建模的准确性。面齿轮的啮合仿真及性能分析。运用ADAMS软件对圆柱齿轮与面齿轮进行啮合仿真，并对仿真结果进行对比分析，研究圆柱齿轮的转速及与插齿刀的齿数差对面齿轮传动误差及加速度变化的影响，并得出了分析结果。面齿轮啮合性能的实验研究。分别改变圆柱齿轮的转速及齿数进行啮合实验，测出了在对应转速和齿数下面齿轮传动误差及传动噪声的实验值，研究圆柱齿轮的转速及齿数对面齿轮啮合性能的影响，并结合仿真得到的数据，对仿真的分析结果进行了验证。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 研究的背景、目的及意义  9-10
  1.2 面齿轮传动的特点及国内外研究现状与发展  10-15
    1.2.1 面齿轮传动的特点  10-12
    1.2.2 国内外研究现状与发展  12-15
  1.3 本文研究内容  15-17
第二章基于插齿加工的正交面齿轮齿面生成及接触分析  17-31
  2.1 正交面齿轮插齿加工坐标系的建立与转换  17-19
    2.1.1 正交面齿轮加工坐标系的建立  18
    2.1.2 坐标系转换矩阵的建立  18-19
  2.2 插齿刀齿面方程的建立  19-20
  2.3 正交面齿轮齿面方程的推导  20-21
    2.3.1 面齿轮与插齿刀接触点的相对速度  20-21
    2.3.2 正交面齿轮齿面方程的生成  21
  2.4 正交面齿轮的内外径及过渡曲面方程  21-24
    2.4.1 正交面齿轮最小内半径的确定  22-23
    2.4.2 正交面齿轮最大外半径的确定  23
    2.4.3 正交面齿轮齿根过渡曲面方程  23-24
  2.5 正交面齿轮的齿面可视化及实体模型生成  24-26
    2.5.1 正交面齿轮齿面可视化  24-25
    2.5.2 正交面齿轮空间实体模型的生成  25-26
  2.6 面齿轮与插齿刀及圆柱齿轮的接触分析  26-30
    2.6.1 插齿刀与面齿轮的接触可视化及分析  27
    2.6.2 圆柱齿轮与面齿轮接触点的可视化仿真分析  27-30
  2.7 本章小结  30-31
第三章基于磨齿加工的正交面齿轮齿面偏差与接触分析  31-45
  3.1 面齿轮磨齿的运动分析  31-32
  3.2 蜗杆砂轮的齿面生成  32-36
    3.2.1 面齿轮与蜗杆砂轮以及媒介齿轮之间的啮合  33
    3.2.2 磨齿坐标系的建立与转换  33-34
    3.2.3 媒介齿轮齿面方程的建立及蜗杆砂轮齿面方程的推导  34-36
  3.3 蜗杆砂轮实体模型的生成  36-39
    3.3.1 蜗杆砂轮齿面不发生根切的条件  37
    3.3.2 蜗杆砂轮实体建模  37-39
  3.4 基于磨齿加工的面齿轮齿面方程及齿面偏差分析  39-43
    3.4.1 面齿轮磨齿啮合坐标系  39-40
    3.4.2 基于双参数包络的面齿轮齿面面族方程  40
    3.4.3 基于磨齿加工的面齿轮齿面偏差分析  40-43
  3.5 砂轮与面齿轮的齿面接触可视化仿真分析  43
  3.6 本章小结  43-45
第四章基于 CATIA 二次开发的正交面齿磨齿加工仿真  45-54
  4.1 CATIA 软件及其二次开发  45-46
    4.1.1 CATIA 与外部程序的连接  45-46
    4.1.2 CATIA 二次开发的主要方式  46
  4.2 面齿轮加工仿真的关键技术  46-48
    4.2.1 面齿轮加工仿真原理  46
    4.2.2 采用软件进行加工仿真的基本思路  46-48
  4.3 面齿轮磨齿加工仿真的实现  48-53
    4.3.1 面齿轮毛坯的生成  48-50
    4.3.2 面齿轮磨齿加工仿真流程设计  50-51
    4.3.3 面齿轮磨齿加工仿真运动的实现及结果  51-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章基于 ADAMS 的正交面齿轮动态啮合仿真与分析  54-65
  5.1 仿真模型的建立及前处理  54-55
    5.1.1 面齿轮传动装配模型的建立  54
    5.1.2 ADAMS 中啮合模型的生成  54-55
    5.1.3 运动副的添加  55
    5.1.4 参数设置及仿真的运行  55
  5.2 圆柱齿轮转速对面齿轮传动啮合性能的影响  55-60
    5.2.1 圆柱齿轮转速对面齿轮传动误差的影响  55-57
    5.2.2 圆柱齿轮转速对面齿轮加速度变化的影响  57-60
  5.3 圆柱齿轮齿数对面齿轮传动啮合性能的影响  60-64
    5.3.1 圆柱齿轮齿数对面齿轮传动误差的影响  61-62
    5.3.2 圆柱齿轮齿数对面齿轮加速度变化的影响  62-64
  5.4 本章小结  64-65
第六章正交面齿轮啮合性能的实验研究  65-74
  6.1 实验目的  65
  6.2 实验装置及原理  65-67
  6.3 实验内容及结论  67-73
    6.3.1 正交面齿轮传动接触检查  67-68
    6.3.2 圆柱齿轮转速对面齿轮传动误差的影响  68-70
    6.3.3 圆柱齿轮转速对面齿轮传动噪声的影响  70-71
    6.3.4 圆柱齿轮齿数差对面齿轮传动误差的影响  71-72
    6.3.5 圆柱齿轮齿数差对面齿轮传动噪声的影响  72-73
  6.4 本章小结  73-74
第七章全文总结与展望  74-76
  7.1 论文内容总结  74
  7.2 研究展望  74-76
参考文献  76-80
致谢  80-81
攻读硕士学位期间发表的论文  81

正交面齿轮的加工技术及啮合性能研究

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