小傾角船用齒輪箱交錯軸傳動特性研究.pdf

1、課題來源于“十一五”國家科技支撐計劃課題“高速、重載、精密機械傳動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”子課題“船用齒輪關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化(2006BAF01B07-02)”。
　　 小傾角船用齒輪箱采用漸開線變厚齒輪空間交錯軸傳動,實現(xiàn)主機的倒車運動。實際應(yīng)用中,小傾角漸開線變厚齒輪空間傳動接觸方式理論上為點接觸,大大限制其承載能力,導(dǎo)致齒面頻繁破損,使用壽命低,振動噪聲高等關(guān)鍵技術(shù)問題。論文針對上述問題結(jié)合小傾角船用齒輪箱的特點,從可實現(xiàn)交錯軸線

2、接觸的小傾角空間變厚齒輪傳動嚙合理論出發(fā),對小傾角船用齒輪箱交錯軸齒輪傳動嚙合理論,幾何設(shè)計方法,輪齒加工制造,嚙合特性以及系統(tǒng)動態(tài)特性等關(guān)鍵技術(shù)展開研究,對于提高小傾角船用齒輪箱承載能力、減小振動噪聲、提高使用壽命具有重要的意義。
　　 論文的主要內(nèi)容如下:
　　 ①基于空間局部共軛嚙合理論,對小傾角船用齒輪箱空間交錯軸變厚齒輪傳動節(jié)圓錐嚙合理論進行了研究;推導(dǎo)交錯軸變厚齒輪傳動空間點接觸到線接觸的轉(zhuǎn)變計算條件,提出考

3、慮線嚙合條件的傾角船用齒輪箱交錯軸漸開線變厚齒輪直接設(shè)計法與間接設(shè)計法,研究幾何設(shè)計參數(shù)對嚙合齒面主方向夾角與法面齒形角系數(shù)的影響,表明軸交角與節(jié)錐角對其有較大影響,但刀具齒線傾斜角對其影響較小;采用假想齒條刀具對漸開線變厚齒輪滾削加工過程進行理論推導(dǎo),建立小傾角船用齒輪箱三維實體模型。
　　 ②基于空間齒輪嚙合原理和有限單元法,建立基于載荷與安裝誤差耦合作用下的小傾角船用齒輪箱交錯軸齒輪傳動嚙合模型,對其接觸特性進行分析,研究

4、外載荷,中心距誤差、軸交角誤差和齒輪軸向位置誤差對其嚙合印痕、嚙合剛度、傳動誤差、嚙合位置以及嚙合線方向的影響規(guī)律;結(jié)果表明嚙合主方向角、外載荷、軸交角誤差及中心距誤差對嚙合特性有較大影響,但齒輪軸向位置誤差對嚙合特性影響較小,同時隨嚙合主方向角的減小,齒輪副的嚙合特性對安裝誤差的敏感度增加。
　　 ③基于空間接觸理論和嚙合原理,推導(dǎo)小傾角船用齒輪箱交錯軸變厚齒輪傳動等效滑動摩擦系數(shù)公式,考慮輪齒時變嚙合剛度,時變傳動誤差、時變

5、旋轉(zhuǎn)半徑、時變摩擦系數(shù)建立小傾角船用齒輪箱系統(tǒng)耦合非線性動力學(xué)模型,采用變步長Runge-Kutta法和隱式直接積分法(Implicit dynamic analysis using directintegration)對系統(tǒng)動態(tài)特性進行求解,獲得系統(tǒng)響應(yīng)的升頻域、時域分布,相圖以及Poincaré截面圖;研究了嚙合主方向角,外載荷以及安裝誤差對齒輪系統(tǒng)動態(tài)特性的影響規(guī)律,表明嚙合主方向角,外載荷,軸交角誤差及中心距誤差對系統(tǒng)動態(tài)特性有