共軛曲線齒輪嚙合理論研究.pdf

1、齒輪是制造裝備業(yè)和國(guó)防工業(yè)中極其重要的關(guān)鍵基礎(chǔ)件。高端重大裝備對(duì)高性能齒輪傳動(dòng)的需求迫切且逐年增長(zhǎng)，齒輪產(chǎn)品盡管在技術(shù)手段和性能方面有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍然存在較大差距。以直升機(jī)等為代表的航空航天飛行器，以風(fēng)力發(fā)電等為代表的新能源裝備，以坦克等為代表的武器裝備以及高鐵、艦船等重大裝備都對(duì)齒輪傳動(dòng)提出了更高性能的要求，可概括為：長(zhǎng)壽命、高承載能力、高可靠、高功重比(輕量化)、低噪聲等。高性能的齒輪傳動(dòng)的研發(fā)已成為我國(guó)相關(guān)

2、工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展中的一個(gè)關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問(wèn)題，也是機(jī)械工程領(lǐng)域傳動(dòng)機(jī)械學(xué)科研究的重要前沿。
　　嚙合齒面是運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力變換的直接作用面，也是齒輪創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵要素。本文充分考慮曲線接觸的多樣性，以曲線為嚙合幾何元素開(kāi)展齒輪傳動(dòng)嚙合新理論、新技術(shù)研究。相關(guān)內(nèi)容對(duì)闡釋現(xiàn)有齒輪傳動(dòng)的嚙合原理及創(chuàng)立新型高性能齒輪傳動(dòng)提供了理論基礎(chǔ)，對(duì)于滿足重大裝備對(duì)高性能齒輪傳動(dòng)的需求將產(chǎn)生重要作用，具有十分重要的理論意義和廣泛的工程應(yīng)用前景。論文的主要工作可概括

3、如下：
　?、僭诙x曲線連續(xù)相切接觸的基礎(chǔ)上，提出共軛曲線的概念，給出曲線共軛接觸的基本條件；建立共軛曲線齒輪基本嚙合原理，開(kāi)展共軛曲線嚙合數(shù)學(xué)描述，基于微分幾何學(xué)分析并論證共軛曲線沿給定接觸角方向的法向矢量，求解嚙合函數(shù)關(guān)系，推導(dǎo)共軛曲線方程等，并開(kāi)展實(shí)例應(yīng)用。
　　②從幾何及接觸特性分析入手，揭示共軛曲線嚙合的一般規(guī)律及性質(zhì)。提出共軛曲線密切面建模方法，基于弧長(zhǎng)參數(shù)概念推導(dǎo)共軛曲線曲率及撓率，論證單參數(shù)曲線族包絡(luò)的基本條

4、件及特征點(diǎn)；探尋不同接觸位置條件下的嚙合函數(shù)變化規(guī)律，討論共軛曲線接觸的唯一性和同一性，描述共軛曲線的嚙合運(yùn)動(dòng)基本特性。
　?、刍诠曹椙€原理構(gòu)建具有優(yōu)良曲線接觸特性的嚙合管齒面，提出以適當(dāng)半徑的球面沿共軛曲線的指定等距線包絡(luò)運(yùn)動(dòng)成型嚙合管的等距包絡(luò)方法，建立共軛曲線齒輪嚙合管齒面的構(gòu)建理論，推導(dǎo)共軛曲線的等距線方程、嚙合齒面方程等，構(gòu)建多種接觸齒面模型。在共軛曲線嚙合理論的研究基礎(chǔ)上，提出新型共軛曲線齒輪傳動(dòng)。
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5、析共軛曲線齒輪嚙合管齒面幾何及接觸特性，提出齒輪滿足傳動(dòng)比恒定和連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的一般條件；定義嚙合管齒面壓力角，描述齒面特征曲線及脊線，討論嚙合管齒面根切問(wèn)題，建立誘導(dǎo)法曲率及撓率一般計(jì)算方法；開(kāi)展嚙合管齒面嚙合及曲率干涉分析，基于共軛曲線原理建立齒面滑動(dòng)計(jì)算理論與方法，論證齒面共軛繼承特性，揭示共軛曲線齒輪輪齒齒面的嚙合實(shí)質(zhì)。
　?、萁榻B傳統(tǒng)圓弧齒輪傳動(dòng)及特點(diǎn)，提出基于共軛曲線嚙合理論的圓弧齒輪傳動(dòng)嚙合新原理，論述其成型原理與方法、幾