交错轴线齿轮设计理论研究

发布时间：2017-12-23 18:41

本文关键词：交错轴线齿轮设计理论研究　出处：《华南理工大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：线齿轮,作为一种新型的齿轮,由陈扬枝课题组首先提出,经过了十几年的发展,在线齿轮的设计理论、制造方法、强度计算、变速器设计及其应用等方面的研究都取得了较大进展。但是,前期的研究进展主要限于同平面的垂直相交轴传动的线齿轮机构和任意角斜交轴传动的线齿轮机构,分别简称垂直轴线齿轮和斜交轴线齿轮。本文集中研究不同平面的交错轴传动的线齿轮机构,简称交错轴线齿轮。线齿轮是基于空间曲线啮合理论来实现传动的新型齿轮机构,具有尺寸小、设计方便、便于加工等特点,主要适用于微小机械传动领域。本文研究的内容包括交错轴线齿轮副的基本设计公式,交错轴线齿轮副几何参数的设计准则及计算公式,交错轴线齿轮副的重合度,交错轴线齿轮副的滑动率,面向增材制造技术的交错轴线齿轮副轮体的设计公式,等。1.交错轴线齿轮副的基本设计公式。首先建立了交错轴线齿轮的啮合方程;然后推导出了交错轴线齿轮的主、从动接触线的方程,以及主、从动线齿的中心线方程;并以空间圆柱螺旋线作为交错轴线齿轮副的主动接触线,简化其相应的从动接触线和主、从动线齿的中心线;根据这些基本设计公式,详细设计出交错轴线齿轮副并通过软件进行三维建模和运动学仿真;用选择性激光熔化技术加工出材料为316L不锈钢的135度交错角的交错角线齿轮副,并在实验平台上进行运动学试验,验证了交错轴线齿轮副基本设计公式的准确性。2.交错轴线齿轮副的基本设计参数的设计准则及计算公式。通过交错轴线齿轮副主、从动接触线的研究,得到了主、从动接触线的主要特性;并通过分析交错轴线齿轮副设计时线齿非啮合点处干涉的原因,提出了不干涉条件。随后,得到了交错轴线齿轮副的基本设计参数的设计准则和计算公式,并通过相应的设计实例和运动学仿真实验来验证所推导的设计公式和准则的准确性。3.交错轴线齿轮副的重合度研究。定义了交错轴线齿轮副的重合度,并推导了交错轴线齿轮副的重合度公式;通过交错轴线齿轮副重合度的公式和值域,得到了影响交错轴线齿轮重合度大小的8个主要参数;通过分别研究每个参数对交错轴线齿轮副的重合度大小的影响规律,得到交错轴线齿轮副的重合度大于1时,这些参数的选择规律和选择公式。另外,分析研究了主动线齿和从动线齿间的几何不干涉条件,并得到了最大主动线齿齿数的计算公式。4.垂直交错轴线齿轮副的滑动率研究。通过斜交轴线齿轮副的滑动率的定义,得到了交错轴线齿轮副的滑动率的定义和公式;并通过垂直交错轴线齿轮副的初始啮合点、中间啮合点和终止啮合点滑动率的研究,和垂直交错轴线齿轮副滑动率变化规律的研究,获得了垂直交错轴线齿轮副的滑动率的变化规律,由此,得到了给定垂直交错轴线齿轮副滑动率许用值时,主动接触线的圆柱半径设计公式;并通过实例来验证了参数选择公式对垂直交错轴线齿轮副滑动率大小的影响。5.面向增材制造技术的交错轴线齿轮副轮体的设计公式。首先,通过主动线齿数为1的交错轴线齿轮副的主、从动线齿的受力公式的计算和静力学仿真,得到了主动线齿数为1且交错轴线齿轮副的线齿形状为悬臂梁时,其只能在较小的载荷范围内传动的结论;然后,以最少材料为设计目标,选择带肋板的空心圆台为从动线齿轮轮体的结构,通过强度和刚度分析得到了从动线齿轮轮体结构的尺寸设计公式;并且,通过强度和刚度分析得到主动线齿轮的轮体的尺寸设计公式;最后,通过一个实例应用Workbench软件的静力学仿真,得到了可应用于较大负载的主动线齿为1时交错轴线齿轮副的轮体结构设计。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41

【参考文献】