航空弧齒錐齒輪的嚙合特性分析及齒面設(shè)計(jì)研究.pdf

1、弧齒錐齒輪因具有傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空領(lǐng)域的傳動(dòng)中，作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)裝置的關(guān)鍵部件，其嚙合質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)的影響至關(guān)重要。齒面印痕和傳動(dòng)誤差是評(píng)價(jià)嚙合質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，本文針對(duì)航空用弧齒錐齒輪，借助于輪齒幾何接觸分析（Tooth Contact Analysis，TCA）、承載接觸分析（Loaded TCA，LTCA）等計(jì)算機(jī)仿真方法和試驗(yàn)測(cè)試手段，開展了高階傳動(dòng)誤差曲線的加工參數(shù)設(shè)計(jì)、嚙合性能分析以及考慮

2、齒面印痕偏移的小輪齒面再設(shè)計(jì)等一系列研究工作，形成軟件系統(tǒng)并將其應(yīng)用于航空產(chǎn)品的開發(fā)與試制。
　　論文主要成果如下：
　　（1）研究了弧齒錐齒輪小輪加工參數(shù)的逆向求解問題。已知小輪數(shù)值齒面，建立最小二乘法優(yōu)化模型，采用基于置信域策略的L-M（Levenberg-Marquardt）迭代算法反求相應(yīng)的小輪加工參數(shù)。該算法為高階傳動(dòng)誤差設(shè)計(jì)的小輪齒面主動(dòng)修形技術(shù)提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。
　　（2）研究了弧齒錐齒輪傳動(dòng)誤差的設(shè)計(jì)方法

3、。一、在局部綜合法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了二階拋物線傳動(dòng)誤差的優(yōu)化設(shè)計(jì)；二、基于假想大輪加工小輪的概念，提出了小輪齒面的主動(dòng)修形設(shè)計(jì)，預(yù)置高階傳動(dòng)誤差（四階拋物線、七階中凹型曲線）的設(shè)計(jì)參數(shù)，在與大輪完全共軛的小輪基準(zhǔn)齒面上構(gòu)建小輪修形齒面，采用上文所述的逆向求解算法反求小輪加工參數(shù)；三、在二階拋物線傳動(dòng)誤差的基礎(chǔ)上，提出了高階傳動(dòng)誤差（七階中凹型曲線）設(shè)計(jì)的變性系數(shù)修正法，直接控制高階傳動(dòng)誤差曲線上的設(shè)計(jì)嚙合點(diǎn)，建立約束方程組，通過求解非線性

4、方程組獲得各階變性系數(shù)，而其余加工參數(shù)仍與二階拋物線傳動(dòng)誤差設(shè)計(jì)相同。
　?。?）研究了弧齒錐齒輪不同類型傳動(dòng)誤差齒面的嚙合性能。在設(shè)計(jì)重合度、傳動(dòng)誤差曲線下端幅值大體相同的前提下，定量比較了二階、四階及七階設(shè)計(jì)的齒輪副動(dòng)態(tài)性能和強(qiáng)度性能。計(jì)算結(jié)果表明，輕載條件下四階設(shè)計(jì)的振動(dòng)較小，而工作載荷下七階設(shè)計(jì)有更好的動(dòng)態(tài)性能。相對(duì)于二階設(shè)計(jì)，工作載荷下四階、七階設(shè)計(jì)均可以降低最大齒面接觸應(yīng)力和最大齒根彎曲應(yīng)力的數(shù)值。
　　（4）研

5、究了基于齒面印痕偏移的弧齒錐齒輪當(dāng)量安裝錯(cuò)位反求和小輪齒面再設(shè)計(jì)。首先分析了可導(dǎo)致相同齒面印痕的不同安裝錯(cuò)位組合之間的關(guān)系；然后提取齒面印痕的數(shù)字化特征，以逼近齒面接觸跡線為目標(biāo)，通過優(yōu)化方法高精度地反求與齒面印痕匹配的當(dāng)量安裝錯(cuò)位；最后采用二階拋物線傳動(dòng)誤差的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，在此錯(cuò)位下重新計(jì)算小輪加工參數(shù)。
　?。?）對(duì)弧齒錐齒輪的嚙合性能進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。完成了二階、四階及七階設(shè)計(jì)的齒輪副切齒、滾檢、印痕發(fā)展及箱體振動(dòng)加速度測(cè)試等