四圆弧齿廓齿轮的啮合原理、设计及数字化加工.docVIP

分类号：TG61 单位代码： 10749 密 级： 学 号： 0206342 宁　夏　大　学 机械工程学院 机械制造基础课程设计报告 报告名称 （本模板名称为：四圆弧齿廓齿轮的啮合原理、设计及数字化加工） 报告撰写人： 指导教师： 段建中 教授 班级与学号： 工学硕士 报告 完 成 日 期： 摘 要 目前工业界使用的以及学术界研究的是单圆弧及双圆弧齿轮。尚未查阅到有关多圆弧齿轮的概念、专利、工业应用及研究的任何报道。本文提出了一种新的圆弧齿轮——四圆弧齿轮，其齿廓曲线由四段圆弧组成，并申请了发明专利(申请号：200810212732.1)。 双圆弧齿轮较单圆弧齿廓齿轮传动相比多了一个啮合点，承载能力也提高了近一倍。四圆弧齿廓齿轮较双圆弧齿轮传动多了两个啮合点，理论上它的承载能力比双圆弧齿轮提高近一倍。 四圆弧齿轮齿廓的设计采用分阶式齿形。本文计算出了四圆弧齿轮同一齿上同时啮合的四个啮合点之间的轴向距离，并根据圆弧齿轮齿面接触点的运动规律推导出了多点啮合系数、多对齿啮合系数的计算公式及合理齿宽的选择方法。 四圆弧齿轮齿形较双圆弧齿轮齿形复杂，齿廓参数繁多，参数值需要优化。本文对四圆弧齿轮齿廓参数的优化是基于通用有限元分析软件ANSYS，在载荷一定的情况下，修改齿廓参数值使齿面弯曲应力达到最小。找到了一组最优的齿廓参数，并制订了四圆弧齿轮齿廓参数表。 利用通用有限元软件ANSYS对双圆弧齿轮及四圆弧齿轮承载能力做了比较，并获得了双圆弧齿轮及四圆弧齿轮的应力云图。由此得出四圆弧齿轮的承载能力比双圆弧齿轮提高60%以上的结论。 现有的圆弧齿轮权威著作中认为圆弧齿轮传动中出现的棱边接触现象是由于中心距误差造成的。针对这一现有结论，本文推导出了中心距误差与齿形角变化量之间的关系式，提出了否定依据。又根据滚切加工后的凸凹两齿面方程证明了滚切加工出的一对圆弧齿轮的真实啮合情况，并得出结论：将加工渐开线齿廓齿轮的滚切法直接套用在圆弧齿轮的滚切加工中，加工出的圆弧齿轮啮合点移动到了齿顶或齿根，造成了棱边接触现象，使两齿廓不能正确啮合。由此找到了圆弧齿轮棱边接触现象的真正原因。 关键词：四圆弧齿轮，接触强度，中心距误差，多点啮合系数，承载能力，应力云 目 录 概述…………………………………………………………1 1.1 前言1 1.2 研究的背景、内容及意义……………………………………………1 1.2.1 本文研究的课题背景………………………………………1 1.2.2 主要研究内容………………………………………………1 1.2.3 本文研究的意义……………………………………………2 1.3 圆弧齿轮发展简史…………………………………………………3 1.4 圆弧齿轮的使用与发展概况…………………………………………3 1.5 国外圆弧齿轮研究与应用概况………………………………………4 1.6 国内圆弧齿轮的研究与应用…………………………………………4 1.6.1 发展概况………………………………………………………4 1.6.2 国内圆弧齿轮研究的必威体育精装版进展…………………………………6 圆弧齿廓齿轮啮合原理………………………………………8 2.1 圆弧齿廓齿轮的提出………………………………………………8 2.1.1 力学背景………………………………………………………8 2.1.2 线接触制齿轮的缺点……………………………………………9 2.1.3 渐开线齿轮的磨损分析…………………………………………10 2.2 圆弧齿廓齿轮的设计………………………………………………10 2.2.1 圆弧齿轮的设计思想……………………………………………11 2.2.2 圆弧齿轮轮齿的形成…………………………………………12 2.2.3 圆弧齿轮啮合过程的运动学分析………………………………13 2.2.4 圆弧齿轮啮合性能分析………………………………………14 2.3 螺旋线方程以及齿面方程……………………………………………15 2.3.1 接触线的方程…………………………………………………15 2.3.2 圆弧齿轮的齿面方程式…………………………………………16 2.3.3 螺旋齿面的特性………………………………………………18 2.4 圆弧齿