斜齿端曲面齿轮副传动设计及特性分析

摘要

斜齿端曲面齿轮副是在直齿端曲面齿轮副的基础上，通过改变齿形得到的新型非标齿轮，其结合了端曲面齿轮和斜齿轮的特点，能够在中低速重载场合下传递变传动比运动和动力，具有结构简单、质量轻等特点；在工程机械、农业和纺织机械、液压机械及汽车等领域具有潜在的应用价值。本课题来源于国家自然科学基金项目《变传动比面齿轮啮合传动的设计理论与制造技术研究》，本文针对斜齿端曲面齿轮副，对以下方面开展了研究工作：
　　根据空间啮合理论和微分几何学理论，建立了斜齿端曲面齿轮副的啮合传动模型，推导了斜齿端曲面齿轮副的坐标转换方程、节曲线方程、齿顶线方程和齿根线方程；分析了产形轮的运动轨迹，得到了斜齿端曲面齿轮副的展成过程；根据齿形共轭理论，推导了斜齿端曲面齿轮的啮合方程和齿面方程，讨论了其不变尖和不根切的齿宽半径取值范围，研究了斜齿端曲面齿轮压力角的计算方法。
　　依据斜齿端曲面齿轮副数学模型，分析了螺旋角、斜齿非圆齿轮阶数、偏心率、斜齿端曲面齿轮阶数等参数对斜齿端曲面齿轮压力角、输出转速及输出角加速度的影响规律；建立了斜齿端曲面齿轮副重合度计算方法，得到了不同参数对重合度变化的影响规律。
　　根据数值求解理论，提出了斜齿端曲面齿轮齿廓数值算法，建立了任意曲线的相关参数计算方法，推导了斜齿端曲面齿轮节曲线法向等距曲线方程。通过对比齿廓理论点和测量点，论证了数值算法的正确性；采用VB和Matlab混合编程编写了齿廓数值求解程序。
　　采用现代加工技术和测试方法，分析了斜齿端曲面齿轮副的加工制造原理和方法；开展了齿轮副的测量和对滚实验，得到了斜齿端曲面齿轮副相对误差精度和传动啮合情况；通过搭建传动实验平台，对比论证了斜齿端曲面齿轮副的传动比曲线和输出转速曲线，验证了斜齿端曲面齿轮副设计方法和原理的正确性，不仅为后续的研究奠定了理论基础，还为工程实际应用提供了实验数据。

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目录

1 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 本章小结

2 斜齿端曲面齿轮副传动设计

2.1 基本传动原理

2.2节曲线设计

2.3 斜齿端曲面齿轮副齿廓成型原理

2.4 斜齿端曲面齿轮副压力角分析

2.5 斜齿端曲面齿轮根切和变尖现象研究

2.6 本章小结

3 斜齿端曲面齿轮副特性分析

3.1 斜齿端曲面齿轮副压力角特性分析

3.2 斜齿端曲面齿轮副传动特性分析

3.3 斜齿端曲面齿轮副重合度特性

3.4 本章小结

4 斜齿端曲面齿轮副齿廓数值求解

4.1 齿廓数值求解基本理论

4.2 数值法求解齿廓方法

4.3 齿廓数值求解算例分析

4.4 齿廓数值求解软件编程

4.5 本章小结

5 斜齿端曲面齿轮副实验研究

5.1 加工实验研究

5.2 测量实验研究

5.3 对滚实验研究

5.4 传动实验研究

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录