二齿差摆盘式活齿传动的结构与齿形分析

摘要

摆盘式活齿传动作为一种轴向活齿传动,具有径向尺寸小的突出特点,但其应用受到自身结构复杂及载荷与力偶不平衡等因素的限制。作者通过理论计算、建模仿真、作图分析与控制变量等方法,运用Pro/E与MATLAB等软件,对摆盘式活齿传动进行了结构改进与齿形研究。在摆盘式活齿传动现有研究成果的基础上,通过理论计算推导出了摆盘式活齿传动的二齿差形式及相应的运动方程与齿形方程,设计出两相激波器的新结构;对特征零件端齿轮进行了3维建模并对齿面的曲率分布进行了仿真分析,分别研究了曲率沿分度圆柱面的变化情况及曲率在空间全齿面上的分布情况;通过质点的瞬时圆周运动模型确定了空间全齿面上的齿顶位置,推导出了齿顶处的坐标向量与曲率半径的计算式;研究了平面活齿传动中的顶切现象及原理,由此计算出二齿差摆盘式活齿传动中顶切的边界条件;用控制变量法分别分析了分度圆半径、传动比、振幅及活齿半径等参数对齿形的影响情况,运用相对偏差的概念在同一坐标系中研究各参数对齿形的影响程度的大小。研究发现:二齿差摆盘式活齿传动中端齿轮的实际齿顶点位于分度圆柱面的内部而不在柱面上;4个重要参数的变化如分度圆半径减小、传动比增大、振幅增大、活齿半径增大均将导致齿形收窄变尖并引发顶切,其中前两者的变化实质是改变了齿形的周向分布周期,且影响程度较大,是主要影响因素,而后两者的变化实际上改变了齿形的轴向分布范围。