小倾角船用齿轮箱相交轴传动啮合特性分析

摘要

课题来源于“十一五”国家科技支撑计划课题“高速、重载、精密机械传动系统关键技术研究”子课题“船用齿轮关键技术及产业化(2006BAF01B07-02)”。
　　小倾角船用齿轮箱采用相交轴渐开线变厚齿轮传动方式实现主机的顺车运动。理论上，相交轴渐开线变厚齿轮传动接触方式为点接触，导致齿面磨损严重、使用寿命低和振动噪声高等问题，严重限制了其承载能力。论文针对这一问题，从可实现线接触的相交轴渐开线变厚齿轮空间啮合理论出发，对小倾角船用齿轮箱相交轴齿轮传动的啮合理论、变厚齿轮几何设计方法及轮齿啮合特性等关键技术进行了研究，具有重要的实际意义和工程价值。
　　论文主要研究内容如下：
　　①基于齿轮啮合原理，对小倾角船用齿轮箱相交轴渐开线变厚齿轮传动节圆锥啮合原理进行研究；从齿轮根切现象、齿顶变尖现象、轮齿干涉现象和齿轮副无侧隙啮合角度出发，对渐开线变厚齿轮变位系数的选择进行计算；采用假想齿条刀具对渐开线变齿厚齿轮滚削加工过程进行理论推导，编写相应的Matlab GUI程序生成齿面点集，联合Pro/E实现渐开线变厚齿轮的精确三维建模；
　　②提出相交轴渐开线变厚齿轮副的正确啮合条件，建立啮合分析模型，对其进行TCA分析，研究节端面变位系数、轴交角安装误差和轴向安装误差对接触点迹线的影响；提出相交轴渐开线变厚齿轮传动空间点接触到线接触的转变控制条件，研究主要几何设计参数对啮合齿面主方向夹角(FPD角)的影响；根据实际啮合线的长度，对重合度进行计算，并分析主要设计参数对重合度的影响规律；
　　③建立了小倾角船用齿轮箱相交轴渐开线变厚齿轮传动有限元分析模型，对其加载啮合特性进行研究，分析FPD角、外载荷、轴交角安装误差以及轴向安装误差对啮合印痕、接触力分配和传递误差的影响规律；
　　④利用小倾角船用齿轮箱试验台，进行小倾角船用齿轮箱顺车工况的加载试验，验证理论分析的准确性。

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英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题背景及意义

1.2 课题国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容

2 小倾角船用齿轮箱相交轴传动几何设计

2.1 引言

2.2 小倾角船用齿轮箱相交轴传动节圆锥啮合原理

2.3 渐开线变厚齿轮变位系数

2.4 渐开线变厚齿轮加工方法

2.5 小结

3 小倾角船用齿轮箱相交轴传动接触分析

3.1 引言

3.2 小倾角船用齿轮箱相交轴传动齿轮接触分析模型

3.3 小倾角船用齿轮箱相交轴传动线接触控制条件

3.4 小倾角船用齿轮箱相交轴传动重合度分析

3.5 小结

4 小倾角船用齿轮箱相交轴传动加载接触分析

4.1 引言

4.2 相交轴渐开线变厚齿轮副几何设计参数

4.3 相交轴变厚齿轮副加载接触分析

4.4 小结

5 小倾角船用齿轮箱接触特性试验研究

5.1 引言

5.2 小倾角船用齿轮箱试验台

5.3 小倾角船用齿轮箱相交轴传动接触试验研究

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 全文总结

6.2 后续研究工作展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间申请的专利情况