面齒輪齒面創(chuàng)成方法及嚙合特性研究.pdf

1、面齒輪傳動(dòng)是一種由圓柱齒輪與圓錐齒輪相嚙合演變而來的新型齒輪傳動(dòng)，與錐齒輪傳動(dòng)相比，具有體積小、質(zhì)量輕、承載能力高、噪聲低、可靠性高、壽命長(zhǎng)等諸多特點(diǎn)。尤其是其在武裝直升機(jī)主減裝置中的獨(dú)特分流特性，引起了業(yè)界的高度關(guān)注。目前，面齒輪傳動(dòng)正逐步替代螺旋錐齒輪而成為武裝直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中最重要的核心零件。
　　本文以高強(qiáng)度、低噪聲的高質(zhì)量面齒輪設(shè)計(jì)為目標(biāo)，對(duì)其齒面創(chuàng)成方法及嚙合特性進(jìn)行相關(guān)研究，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.基于范成

2、加工的面齒輪齒面生成及接觸跡特征研究
　　根據(jù)面齒輪嚙合原理，建立了齒面工作區(qū)及過渡區(qū)的曲面方程，對(duì)輪齒外圈出現(xiàn)齒頂變尖和內(nèi)圈產(chǎn)生齒根根切的原因進(jìn)行了分析，獲得了滿足齒根不產(chǎn)生根切及齒頂不變尖的面齒輪最小內(nèi)半徑和最大外半徑系數(shù)的變化曲線，為面齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)提供了方便;推導(dǎo)了齒面接觸跡方程，并獲得了齒面接觸跡分布規(guī)律圖;對(duì)不同模數(shù)、齒數(shù)差條件下的齒面接觸跡進(jìn)行了仿真，發(fā)現(xiàn)齒面接觸跡與齒數(shù)差、模數(shù)及傳動(dòng)比有關(guān)，其中傳動(dòng)比對(duì)接觸跡影響較大

3、。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果模數(shù)變大將引起齒高和齒長(zhǎng)變大，而齒數(shù)增加將引起齒寬變大，但齒高則變小;建立了考慮安裝偏差的面齒輪傳動(dòng)坐標(biāo)系，對(duì)安裝過程中出現(xiàn)的偏置距偏差、軸向偏差和軸向夾角偏差等三種偏差之間的聯(lián)系進(jìn)行討論，發(fā)現(xiàn)通過控制安裝偏差可以改變面齒輪傳動(dòng)在嚙合過程中的接觸區(qū)域位置，以便進(jìn)行接觸軌跡的調(diào)整。
　　2.面齒輪齒面創(chuàng)成幾何方法及磨齒物理場(chǎng)研究
　　對(duì)面齒輪齒面采用蝸桿磨削所需的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，建立了面齒輪齒面蝸桿磨削機(jī)床的幾何

4、模型。根據(jù)蝸桿砂輪包絡(luò)過程坐標(biāo)系，推導(dǎo)了由插齒刀齒面包絡(luò)蝸桿砂輪齒面時(shí)的坐標(biāo)變換矩陣，建立了用于磨削面齒輪的蝸桿砂輪模型;并對(duì)采用所設(shè)計(jì)的蝸桿砂輪模型仿真加工出的面齒輪的齒面與理論齒面進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行面齒輪磨削齒面接觸及誤差分析;對(duì)面齒輪磨削過程中的熱力耦合及工藝參數(shù)對(duì)面齒輪磨削物理場(chǎng)影響的程度進(jìn)行了分析，得到了齒面磨削時(shí)的溫度、應(yīng)力及應(yīng)變的分布圖。結(jié)果表明:磨削速度高和磨削深度小，對(duì)面齒輪齒面磨削是有益的，而進(jìn)給速度對(duì)齒面磨削應(yīng)力和應(yīng)變

5、等影響不明顯，因此，可適當(dāng)提高面齒輪的磨削進(jìn)給速度。
　　3.面齒輪嚙合溫度場(chǎng)與振動(dòng)特性分析
　　對(duì)齒面嚙合點(diǎn)處的相對(duì)滑動(dòng)速度、接觸壓力、齒面摩擦因數(shù)、摩擦熱流量沿嚙合面的分布規(guī)律及影響因素進(jìn)行了分析，結(jié)果表明:大的壓力角降低齒面摩擦熱流量有利;對(duì)不同嚙合位置的齒面溫升進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)齒面溫度最高點(diǎn)位于齒頂邊緣附近區(qū)域;分別就齒數(shù)差、壓力角、模數(shù)、轉(zhuǎn)數(shù)及負(fù)載等因素對(duì)面齒輪嚙合性能的影響進(jìn)行分析，結(jié)果表明:面齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的主

6、要振動(dòng)來源于從動(dòng)輪面齒輪。壓力角為20°或者25°、齒數(shù)差為3時(shí)系統(tǒng)振動(dòng)最小。增大模數(shù)對(duì)改善系統(tǒng)振動(dòng)有益，但輸入轉(zhuǎn)速增加、負(fù)載增大，系統(tǒng)的振動(dòng)則加劇。
　　4.面齒輪傳動(dòng)嚙合實(shí)驗(yàn)研究
　　為了驗(yàn)證面齒輪傳動(dòng)嚙合性能仿真結(jié)果的正確性，在面齒輪檢查機(jī)上，對(duì)三種齒數(shù)差的面齒輪傳動(dòng)接觸跡、傳動(dòng)誤差及振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表面:齒數(shù)差對(duì)接觸跡有一定的影響，但不明顯。傳動(dòng)比對(duì)齒面接觸跡的影響比較大，在一定范圍內(nèi)，傳動(dòng)比越大，接觸跡越靠