新型泛摆线齿轮齿形设计的研究

摘要

传统摆线齿轮齿廓是由圆摆线拼接形成,具有重合度大、不根切齿数小、磨损小且均匀的优点。在对小体积、轻量化、高效率要求日益迫切的现代生产中,摆线齿轮的优势被关注,制造水平的提高很容易满足摆线齿轮对精度的要求。目前对摆线齿轮的研究主要集中在参数选取和圆摆线的拼接方法,但摆线齿轮不具有可分性,这样的研究不能改变摆线啮合的本质,使得其应用受到很大局限。本文介绍的齿廓是传统圆摆线齿廓的变形,称之为新型泛摆线齿轮,既保留摆线齿轮传动的优点,解决了中心距问题,又使轮齿强度有一定提升。
　　该齿轮齿廓由变形内摆线、渐开线和变形外摆线组成,其共轭齿轮由齿轮啮合原理得到。这种齿廓形成的齿轮在满足重合度的条件下,最小齿数为6,并且不会产生根切,这大大缩小了齿轮及减速器体积。该齿轮啮合时的滑动率相对渐开线齿轮较小并且均匀,齿廓啮合的相对曲率半径较渐开线大,并且齿根的齿廓形状使得齿根强度较大。啮合的一对齿轮中心距变动量为零时,退化成传统的摆线齿轮,中心距变动量不为零时,成为一般的新型泛摆线齿轮。其中,封闭齿廓不能用于一般齿轮传动,由其形成的更有效齿廓则可以满足重合度要求,具有更广泛的应用。
　　本文通过坐标转换得到直摆线族和直摆线在齿轮坐标系中的表达式,分别以包络法和运动法建立啮合方程,得到直摆线包络线(新型泛摆线齿廓)的几何模型,计算直摆线包络的根切界限方程,确定可以形成齿廓的直摆线区域,根据齿数得到封闭齿廓和更有效齿廓的几何模型。根据啮合条件绘制共轭齿轮和啮合线,并且对啮合齿轮的重合度、滑动率、压力角、曲率半径和综合曲率半径、各向受力和应力进行计算并绘制变化图线。通过对齿轮齿廓的研究确定了齿廓的基本参数和基本齿廓,给出齿轮各部分计算公式以及参数选取的一般规律和方法。对新型泛摆线齿轮的加工原理进行研究,得到共轭齿轮的插齿原理。为验证所研究内容,选取一组参数配置满足条件的新型泛摆线齿轮,建立了3K-III型行星齿轮减速器三维模型并进行实际加工,齿廓啮合良好,减速器运行平稳,证明了齿廓设计的合理性。但是,新型泛摆线齿轮参数没有能够系列化和标准化,尺寸的简易计算,齿形误差参数与精度控制仍需进一步研究。

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第1章 绪论

1.1课题的研究目的与意义

1.2国内外发展历史及研究现状

1.3本课题的主要研究内容

第2章 新型泛摆线模型的建立

2.1引言

2.2建模原理

2.3基于圆摆线性质的假设

2.4新型泛摆线几何模型

2.5有效齿廓曲线

2.6本章小结

第3章 新型泛摆线齿轮齿廓及啮合原理

3.1引言

3.2齿廓曲线

3.3新型泛摆线封闭齿廓

3.4新型泛摆线更有效齿廓

3.5共轭齿轮及啮合线

3.6本章小结

第4章 新型泛摆线齿轮齿廓性能与加工原理

4.1引言

4.2新型泛摆线齿轮齿廓参数

4.3新型泛摆线齿轮齿廓性能

4.4加工原理

4.5减速器设计

4.6本章小结

结论

参考文献

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