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、精密機械傳動系統關鍵技術研究”子課題“船用齒輪關鍵技術及產業(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,實現主機的倒車運動。實際應用中,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,導致齒面頻繁破損,使用壽命低,振動噪聲高等關鍵技術問題。論文針對上述問題結合小傾角船用齒輪箱的特點,從可實現交錯軸線

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,幾何設計方法,輪齒加工制造,嚙合特性以及系統動態(tài)特性等關鍵技術展開研究,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;推導交錯軸變厚齒輪傳動空間點接觸到線接觸的轉變計算條件,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計法與間接設計法,研究幾何設計參數對嚙合齒面主方向夾角與法面齒形角系數的影響,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,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公式,考慮輪齒時變嚙合剛度,時變傳動誤差、時變

5、旋轉半徑、時變摩擦系數建立小傾角船用齒輪箱系統耦合非線性動力學模型,采用變步長Runge-Kutta法和隱式直接積分法(Implicit dynamic analysis using directintegration)對系統動態(tài)特性進行求解,獲得系統響應的升頻域、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動態(tài)特性有