双向弧线圆柱齿轮的研究

发布时间：2017-03-24 21:00

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【摘要】：齿轮既可以传递回转运动,也可以调节转速和调节扭矩、转换运动方式和方向,齿轮传动还具有稳定性好、效率高、安全可靠性强等一系列优点。因此齿轮传动在机械传动领域有着不可或缺的地位,其制造水平直接反应了一个国家的工业水平。从而对齿轮各方面性能的研究至关重要。在现有的齿轮基础上提出的双向弧线圆柱齿轮是一种新型齿轮,其主要特征：齿线是一段圆弧,齿峰也为圆弧的一部分,齿线半径须大于齿轮厚度的一半,齿轮的周向齿厚相等。其齿线为圆弧能够消除轴向分力和增强抗弯强度；传动啮合过程是凹曲面与凸曲面的接触传动,相当于凹曲面包裹凸齿面的传动,能够承受更大载荷。双向弧线圆柱齿轮具有啮合性能好、无轴向分力作用、齿面接触强度好、抗弯曲强度大、传动比稳定等优点,从而在大多数工业应用领域可以代替渐开线圆柱齿轮的应用,特别适用于重载传领域,具有广泛的优越性和应用前景。介绍了齿轮的发展历程和国内外研究现状,基于齿轮的啮合原理对双向弧线圆柱齿轮的啮合特性进行探索研究,运用微分几何学推导出其轮齿型线的一般方程、齿面方程、啮合线方程、传动比计算、重合度方程等,给出其主要几何参数的计算方法。通过分析得到：双向弧线圆柱齿轮具有恒定的传动比；端面重合度为常数,轴向重合度与齿宽和齿线半经有关；其啮合线形状为横八字等结论。本文还通过软件MATLAB对齿轮轮齿型线形状进行编程绘制,将轮齿看作悬臂梁的方法对齿轮进行受力分析,推导出其弯曲强度分析公式。通过Solid Works软件进行三维造型和ANSYS软件进行有限元分析,将其受力分析结果图同渐开线直齿圆柱齿轮和斜齿轮受力分析结果图作对比,证明了双向弧线圆柱齿轮具有抗弯强度大,能承受更大载荷的优越性。最后从双向弧线圆柱齿轮的啮合原理上进行探索研究,提出一种有效可靠的加工方法。相信随着对双向弧线圆柱齿轮不断深入的研究对其不断完善,一定能够将其从理论转换成实际工程中的应用。
【关键词】：双向弧线 圆柱齿轮 啮合特性 重合度 加工方法
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题背景8-9
• 1.2 齿轮传动技术的发展历程和国内外对其研究现状9-14
• 1.2.1 齿轮发展历程9-10
• 1.2.2 国内外对齿轮各方面的研究现状10-14
• 1.3 本课题的研究意义和主要内容14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第二章 双向弧线圆柱齿轮的几何参数设计16-32
• 2.1 双向弧线圆柱齿轮的啮合过程16-18
• 2.2 双向弧线圆柱齿轮的轮齿型线设计18-22
• 2.2.1 基本尺寸关系18-19
• 2.2.2 轮齿理论型线方程19-21
• 2.2.3 轮齿实际型线方程21-22
• 2.3 双向弧线圆柱齿轮的齿谷曲率半径方程22-24
• 2.4 双向弧线圆柱齿轮的几何参数制定24-27
• 2.4.1 双向弧线圆柱齿轮各部分名称24
• 2.4.2 齿轮基本参数24-27
• 2.4.3 齿轮各部分的尺寸计算公式27
• 2.5 对轮齿型线的参数化编程27-31
• 2.5.1 参数化编程的思路27-28
• 2.5.2 MATLAB编程28-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 双向弧线圆柱齿轮的啮合特性32-46
• 3.1 双向弧线圆柱齿轮的啮合线方程32-35
• 3.2 双向弧线圆柱齿轮的齿面方程35-37
• 3.3 动态的齿面啮合线37-38
• 3.4 接触线总长度的计算38-39
• 3.5 双向弧线圆柱齿轮的传动比计算39-41
• 3.6 双向弧线圆柱齿轮的重合度计算41-43
• 3.7 单齿啮合线长度的计算43-44
• 3.8 本章小结44-46
• 第四章 圆弧齿轮的内齿轮几何参数设计46-52
• 4.1 圆弧齿轮的内啮合轮齿型线设计46
• 4.2 基本尺寸关系46-47
• 4.3 小齿轮轮齿理论型线方程47-49
• 4.4 内齿轮轮齿理论型线方程49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 双向弧线圆柱齿轮的受力分析52-61
• 5.1 建立分析模型52
• 5.2 轮齿的受力分析52-53
• 5.3 危险截面位置的确定53-56
• 5.4 双向弧线圆柱齿轮齿根应力分析56-57
• 5.5 三维建模与有限元分析57-60
• 5.6 本章小结60-61
• 第六章 双向弧线圆柱齿轮的加工方法61-66
• 6.1 旋转刀盘的铣削加工61-62
• 6.2 平行四连杆旋转式加工方法62-64
• 6.3 实物模型分析64-65
• 6.4 本章小结65-66
• 第七章 总结66-68
• 7.1 研究工作总结与创新点66-67
• 7.2 研究展望67-68
• 参考文献68-74
• 致谢74-75
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文目录75-76

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1 周家年;圆柱齿轮传动的精度规范[J];航空标准化;1974年03期

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本文编号：266138