基于三次样条曲线的微型齿轮齿廓设计方法研究

摘要

首先，本文提出了“分段三次样条曲线法”产生共轭齿形的新方法，介绍了相应的公式，并以渐开线为对象作了算例验证。当已知加工刀具上的点或者齿轮齿廓上的点，应用这种方法可以分段产生齿轮的齿廓。 第二，根据微型齿轮传动设计与制造的特点，通过使用偏差函数在原始节曲线的基础上重新形成新曲线的方法产生齿廓。使用此方法可以容易地在设计中加进所需要的齿轮几何和机械特性，使所设计的齿轮具有较小的滑动系数和接触应力，从而有效地减小齿轮的磨损。对所设计的新齿廓齿轮的滑动系数、弯曲应力、接触应力和曲率半径进行了计算，并与同尺寸的渐开线齿轮做了比较；同时分析了齿数、模数对微型齿轮力学性能参数的影响；在Pro-E中建立了微型齿轮的三维实体模型，以便于进行力学参数的数值分析。 第三，利用有限元分析软件ANSYS对所设计的微型齿轮进行了弯曲应力分析，与近似的解析方法进行了比较。 理论分析结果表明新齿廓的微型齿轮比渐开线齿轮有更好的力学性能。