面齿轮传动的齿面生成和弯曲应力分析

摘要

齿轮传动是机械传动中最基本的传动方式。面齿轮传动是一种新型齿轮传动，它有许多独特的优点，尤其是在高速重载的场合。本文研究了正交面齿轮的齿面生成及其应用设计、基于斜齿小齿轮的面齿轮的齿面生成和几何建模、面齿轮传动的弯曲应力分析。 在正交面齿轮齿面生成的研究中，通过啮合处的相对速度和公法线，根据啮合原理中齿面的啮合条件，推导了面齿轮的齿面方程、面齿轮齿顶变尖与齿根根切的条件；推导了面齿轮的最大齿宽系数；对面齿轮的齿面、齿根过渡曲面进行了可视化；并讨论两种新型的基于面齿轮的行星传动机构设计方案，对其传动比和传动效率进行了对比分析。 在基于斜齿小齿轮的面齿轮的齿面生成和几何建模中，研究了刀具齿轮的两种生成方法，一种是利用传统的螺旋渐开线小齿轮的包络原理，另一种是利用由齿条刀具生成的小齿轮的包络原理；推导了基于斜齿小齿轮的面齿轮的齿面方程，讨论了其齿宽的限制条件；编制了相应的程序，实现了基于斜齿小齿轮的面齿轮的齿面可视化，并得到了其三维几何模型。 在面齿轮传动的弯曲应力有限元分析中，分别分析了圆柱齿轮和面齿轮在齿顶受载时轮齿的弯曲应力分布规律；讨论了外力作用位置沿齿长方向变化与螺旋角变化时圆柱齿轮和面齿轮弯曲应力的变化规律。