双圆弧齿轮的发展现状与研究
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变双曲圆弧齿线圆柱齿轮啮合行为及混合润滑特性研究变双曲圆弧齿线圆柱齿轮啮合行为及混合润滑特性研究引言:圆柱齿轮是一种常见的机械传动元件,其传动效率和工作寿命对机械系统的性能有着重要影响。
为了提高齿轮传动的效率和工作寿命,研究者们一直致力于提出新的设计和制造方法。
本文研究了变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的啮合行为及混合润滑特性,通过实验和数值模拟方法对其性能进行了评估和分析,希望为进一步优化齿轮传动提供参考。
一、变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的设计与制造变双曲圆弧齿线圆柱齿轮是一种新型的齿轮设计,其齿形曲线具有双曲线形状,相较于传统圆弧齿线,具有更好的齿面接触条件和更小的齿面接触应力。
在设计与制造过程中,采用数值计算方法对齿轮的齿距、齿形和工作参数进行优化,确保其具有良好的载荷能力和传动效率。
二、变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的啮合行为研究为了评估变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的啮合行为,我们进行了一系列实验。
首先,使用高精度齿轮测量仪测量了齿轮的齿形误差和距离误差。
然后,通过装配两个相互啮合的齿轮,进行转动试验,采集其转矩和振动信号。
实验结果表明,变双曲圆弧齿线圆柱齿轮具有较低的齿轮噪声和振动,同时具有较高的传动效率。
三、变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的混合润滑特性研究在齿轮传动中,润滑剂起着重要的作用,可以减小齿面接触应力和摩擦损失,提高齿轮传动的效率和寿命。
我们进行了混合润滑特性的研究,使用不同类型的润滑油和添加剂进行了试验。
实验结果表明,变双曲圆弧齿线圆柱齿轮在润滑剂的作用下具有良好的摩擦性能和磨损抗性,能够在高速和高负荷工况下稳定运行。
结论:本研究通过实验和数值模拟方法,对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的啮合行为和混合润滑特性进行了研究。
研究结果表明,变双曲圆弧齿线圆柱齿轮具有较低的齿轮噪声和振动,同时具有较高的传动效率。
在润滑剂的作用下,其摩擦性能和磨损抗性也得到了明显提升。
这些研究成果为进一步优化齿轮传动提供了理论基础和实验依据,为机械传动系统的设计和制造提供了新的思路和方法。
双圆弧正弦曲线齿轮
摘要:
一、双圆弧正弦曲线齿轮简介
1.定义与概念
2.结构特点
二、双圆弧正弦曲线齿轮的优势
1.齿面磨损均匀
2.传动性能优越
3.适用于高速、重载传动
三、双圆弧正弦曲线齿轮的应用领域
1.工业机械
2.交通运输
3.航空航天
四、双圆弧正弦曲线齿轮的发展趋势与展望
1.技术不断创新
2.市场需求增长
3.行业发展前景
正文:
双圆弧正弦曲线齿轮是一种具有特殊齿面形状的齿轮,其齿面为双圆弧正弦曲线。
这种齿轮在传动领域具有广泛的应用,主要体现在其优越的传动性能和齿面磨损均匀的特点。
双圆弧正弦曲线齿轮的结构特点是齿面为双圆弧正弦曲线,这种结构使得齿面磨损均匀,传动性能稳定。
在齿轮传动过程中,双圆弧正弦曲线齿轮可以有效地减小齿面磨损,提高齿轮的使用寿命。
双圆弧正弦曲线齿轮的优势主要体现在以下几个方面:首先,由于其特殊的齿面形状,使得齿面磨损均匀,从而提高了齿轮的使用寿命;其次,双圆弧正弦曲线齿轮具有优越的传动性能,使其在高速、重载传动领域具有广泛的应用;最后,这种齿轮在设计和制造过程中,可以根据实际需求进行优化,以满足不同应用场景的需求。
双圆弧正弦曲线齿轮的应用领域非常广泛,包括工业机械、交通运输、航空航天等多个领域。
在工业机械领域,双圆弧正弦曲线齿轮可以用于各类重型机械设备的传动系统;在交通运输领域,双圆弧正弦曲线齿轮可以应用于汽车、火车等交通工具的传动系统;在航空航天领域,双圆弧正弦曲线齿轮可以应用于航空发动机、导弹等设备的传动系统。
随着科技的不断发展,双圆弧正弦曲线齿轮的技术不断创新,市场需求也在持续增长。
圆弧齿轮研发现状圆弧齿轮是一种广泛应用于各种机械传动系统中的齿轮类型。
与传统的直齿轮相比,圆弧齿轮具有更大的接触面积和更高的传动效率。
因此,圆弧齿轮在自动化设备、航空航天、船舶等行业的传动装置中得到了广泛应用。
目前,圆弧齿轮的研发正处于快速发展阶段。
随着科技的进步和传动技术的发展,对传动效率和减少噪音的要求越来越高,传统的直齿轮已经无法满足实际应用的需求。
而圆弧齿轮的出现填补了这一空白,成为新一代传动装置的首选。
在圆弧齿轮的研发过程中,关键问题是如何设计出高精度、高强度的齿轮,并解决传动过程中的热处理和磨削加工难题。
研究人员通过数值分析、实验测试等手段,探索了多种圆弧齿轮的设计和制造方法,并取得了显著的研究成果。
这些成果不仅促进了传动装置的技术进步,还提高了我国机械制造业的竞争力。
与此同时,圆弧齿轮的研发也面临着一些挑战。
首先,齿轮的设计和制造需要高精度的设备和工艺,对于一些中小企业来说,技术和设备的限制成为了制约因素。
其次,圆弧齿轮的应用范围广泛,要满足不同领域的需求,需要针对不同行业的特点进行设计和优化。
这就需要研发团队具备跨学科的知识和能力。
为了推动圆弧齿轮的研发和应用,许多国内外研究机构及企业都加大了投入。
在国内,多所高校的机械专业设立了圆弧齿轮研发团队,与企业密切合作,共同攻克技术难题。
此外,一些大型企业也在圆弧齿轮的制造和应用方面进行了积极的探索,不断提高产品的质量和性能。
目前,我国已经取得了一系列圆弧齿轮研发方面的成果。
比如,圆弧齿轮的设计分析软件已经开发成功,并广泛应用于实际生产中。
一些大型工程机械企业已经开始使用圆弧齿轮传动装置,并取得了显著的节能和效益效果。
这些成就不仅满足了国内市场的需求,还有一定的出口潜力。
总的来说,圆弧齿轮的研发正处于快速发展阶段。
虽然在技术和市场方面还存在一些挑战,但是随着更多的研究机构和企业的参与,这些问题也将逐渐得到解决。
相信在不久的将来,圆弧齿轮将成为机械传动领域的主流产品,并为我国的工业制造业做出更大的贡献。
齿轮行业发展现状及未来趋势分析齿轮作为一种重要的机械传动装置,广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、电力等领域。
随着工业化进程的不断推进和科技的快速发展,齿轮行业也蓬勃发展。
本文将对齿轮行业的现状及未来趋势进行分析,为相关从业者和投资者提供参考。
一、齿轮行业发展现状目前,全球齿轮行业呈现出以下几个特点:1. 市场规模持续扩大:随着全球经济的增长,工业领域对齿轮的需求不断增加,推动了齿轮行业的发展。
据统计,2019年全球齿轮市场规模达到约2000亿美元,并呈现稳步增长的趋势。
2. 技术水平逐步提高:齿轮行业的发展离不开先进的技术支持。
近年来,随着技术的进步,齿轮加工、设计和测试等方面的技术不断革新和改进,使得齿轮的性能和可靠性得到了大幅提升。
3. 行业集中度不断提升:在全球范围内,齿轮行业的市场竞争日益激烈,行业集中度逐渐提高。
国际大型齿轮企业通过兼并收购和设立合资公司等方式扩大市场份额,形成了一些具有国际影响力的齿轮企业集团。
二、齿轮行业未来发展趋势未来,齿轮行业将呈现出以下几个发展趋势:1. 智能化和数字化发展:随着工业4.0和人工智能等新技术的应用,齿轮制造企业将推进智能制造和数字化转型,借助自动化、协作机器人和物联网等技术实现生产过程的高效、智能化。
2. 高性能、高精度齿轮的需求增加:现代工业对齿轮的要求日益高涨,特别是在高速、高负载、高精度和高可靠性方面,对齿轮的性能提出了更高的要求。
因此,未来齿轮制造企业需要不断研发和改进工艺,提高齿轮的质量和性能水平。
3. 绿色环保制造:环境保护的意识日益增强,企业将面临着绿色环保制造的压力。
齿轮制造企业应该采用节能环保的生产工艺,减少废料和废气排放,提高资源利用率,为可持续发展贡献力量。
4. 国际市场扩张:全球经济一体化的趋势下,齿轮制造企业将积极拓展国际市场。
通过加强国际合作与交流,提高技术水平和产品质量,提升企业的国际竞争力。
5. 智能交通、新能源汽车领域的发展:随着智能交通和新能源汽车市场的快速发展,对高效、稳定的齿轮传动装置的需求也将大幅增加。
连续共轭啮合的双圆弧谐波齿轮齿廓设计及运动仿真验证1. 引言- 研究背景和意义- 国内外研究现状- 研究目的和内容2. 关于双圆弧谐波齿轮- 双圆弧谐波齿轮的概念和特点- 双圆弧谐波齿轮的基本结构和主要参数- 双圆弧谐波齿轮的优点和应用领域3. 双圆弧谐波齿轮齿廓设计- 双圆弧谐波齿轮齿廓的设计方法- 双圆弧谐波齿轮齿廓的建模和参数拟合- 实例分析和定量比较4. 双圆弧谐波齿轮运动仿真验证- 双圆弧谐波齿轮运动规律分析- 基于ADAMS的双圆弧谐波齿轮仿真模型设计和实现- 仿真实验结果与分析5. 结论和展望- 论文工作总结和成果- 双圆弧谐波齿轮的发展前景和研究方向- 存在问题和未来研究的方向与展望第一章:引言背景和意义:机械传动是现代机械结构中必不可少的部分,而齿轮传动作为其中的一种主要形式,广泛应用于各种机械设备中。
齿轮的性能将直接影响到整个机械系统的传动效率、噪声和寿命等各个方面。
为了提高齿轮传动的使用效率和稳定性,人们开始研究各种先进的齿轮设计和制造技术。
谐波齿轮作为一种新型高精度齿轮结构,由于其精度高、噪声低、扭矩传递效率高等特点,在航空、航天、精密机械和机器人等领域得到了广泛应用。
而在谐波齿轮中,双圆弧谐波齿轮因其独特的齿轮形状设计和创新的制造方式,具有更高的精度和扭转刚度,更小的质量和惯性矩,能够实现极高的位置精度和速度响应。
国内外研究现状:迄今为止,从齿轮设计和制造的不同角度,已有一些针对双圆弧谐波齿轮的研究成果,例如二维和三维几何建模技术、齿轮齿廓优化设计、齿轮切削加工工艺等方面。
然而,现有的双圆弧谐波齿轮研究还受到一些限制和挑战,例如:- 双圆弧谐波齿轮的齿廓形状设计和加工工艺仍面临实际问题;- 双圆弧谐波齿轮的动态特性还需要进一步探讨和验证;- 双圆弧谐波齿轮在大规模工业应用中的可靠性和稳定性等需进一步提高。
研究目的和内容:基于以上挑战和限制,本论文旨在研究双圆弧谐波齿轮的齿廓设计和运动仿真,尽可能地提高双圆弧谐波齿轮传动效率和精度,并进一步验证其动态特性以及可靠性和稳定性。
双圆弧正弦曲线齿轮双圆弧正弦曲线齿轮是一种新型的齿轮设计,它在工业领域中具有广泛的应用。
双圆弧正弦曲线齿轮的主要特点是齿面光滑,齿轮传动噪音低,承载能力强。
1.双圆弧正弦曲线齿轮简介双圆弧正弦曲线齿轮是一种新型的齿轮设计,它的齿面呈双圆弧形状,齿廓线为正弦曲线。
与传统的齿轮相比,双圆弧正弦曲线齿轮具有更优越的性能。
2.双圆弧正弦曲线齿轮的特点双圆弧正弦曲线齿轮的主要特点有以下几点:(1)齿面光滑:双圆弧齿形降低了齿面上的应力集中,使得齿面更加光滑,减少了齿轮传动过程中的噪音。
(2)承载能力强:双圆弧正弦曲线齿轮的齿形设计使得齿轮的承载能力得到提高,适用于重载工况。
(3)传动精度高:双圆弧正弦曲线齿轮的齿形精度高,使得传动精度也得到提高。
3.双圆弧正弦曲线齿轮的应用领域双圆弧正弦曲线齿轮在工业领域中具有广泛的应用,如汽车、航空航天、风力发电等领域。
4.双圆弧正弦曲线齿轮的制造工艺双圆弧正弦曲线齿轮的制造工艺较为复杂,主要包括铸造、锻造、焊接等。
由于齿形的特殊性,制造过程中需要采用先进的数控加工设备和高精度测量仪器。
5.双圆弧正弦曲线齿轮的优缺点优点:(1)齿面光滑,传动噪音低;(2)承载能力强,适用于重载工况;(3)传动精度高,性能稳定;缺点:(1)制造工艺复杂,成本较高;(2)对齿轮材料要求较高,限制了应用范围。
6.双圆弧正弦曲线齿轮的发展趋势随着科技的发展,双圆弧正弦曲线齿轮将会有以下发展趋势:(1)制造工艺的不断优化,降低成本;(2)新材料的应用,拓宽应用领域;(3)智能化、自动化技术的融入,提高齿轮传动系统的性能。
总之,双圆弧正弦曲线齿轮是一种具有优越性能的新型齿轮设计。
在工业领域中,它具有广泛的应用前景。
双圆弧正弦曲线齿型摘要:一、双圆弧正弦曲线齿型的概念和特点二、双圆弧正弦曲线齿型的设计方法三、双圆弧正弦曲线齿型的应用领域四、双圆弧正弦曲线齿型的发展趋势和前景正文:双圆弧正弦曲线齿型是一种常见的齿轮齿型,具有较高的传动效率和良好的抗磨损性能。
本文将对其概念、设计方法、应用领域以及发展趋势进行详细介绍。
一、双圆弧正弦曲线齿型的概念和特点双圆弧正弦曲线齿型是一种连续变螺旋角曲线齿型,其齿面为两个圆弧正弦曲线组合而成。
相较于传统的直齿和斜齿齿型,双圆弧正弦曲线齿型具有以下特点:1.传动平稳:双圆弧正弦曲线齿型的齿廓曲线较为平滑,使得齿轮传动过程中冲击和噪声减小,提高了传动平稳性。
2.齿面磨损均匀:双圆弧正弦曲线齿型的齿面磨损分布均匀,有利于延长齿轮的使用寿命。
3.良好的润滑性能:双圆弧正弦曲线齿型的齿面连续且螺旋角变化较小,有利于润滑油的分布和保持,降低了齿轮的磨损和故障率。
二、双圆弧正弦曲线齿型的设计方法双圆弧正弦曲线齿型的设计主要涉及齿廓曲线的设计和螺旋角的设计。
其中,齿廓曲线的设计需要考虑齿轮的啮合条件、齿面磨损均匀性等因素;螺旋角的设计则需权衡齿轮的传动性能、抗磨损性能等因素。
目前,双圆弧正弦曲线齿型的设计方法主要有解析法和数值法。
解析法主要包括数学解析法和工程计算法,其优点是计算简便,但适用范围有限。
数值法主要包括有限元法和遗传算法等,其优点是计算精度高,但计算复杂度较高。
三、双圆弧正弦曲线齿型的应用领域双圆弧正弦曲线齿型广泛应用于各种齿轮传动系统中,如汽车、船舶、飞机、工业机器人等。
尤其在高速、重载、高温等恶劣工况下,双圆弧正弦曲线齿型的优越性能更加明显。
四、双圆弧正弦曲线齿型的发展趋势和前景随着工业技术的不断发展,对齿轮传动性能的要求越来越高。
双圆弧正弦曲线齿型作为一种具有优良性能的齿轮齿型,其研究和发展将不断深入。
未来的发展趋势主要包括:1.大规模定制:通过计算机辅助设计和制造技术,实现双圆弧正弦曲线齿型的快速、精确和个性化定制。
双圆弧齿轮减速机研究报告一、双圆弧齿轮减速机研究背景及意义最近几年,石油仍然是世界的主流,也因此石油的开采一如既往的重要,世界在没有新能源完全替代的情况下,石油所占据比例还是十分庞大的,而开采石油的装备必不可少的就是减速器,整个抽油机的运转取决于减速器性能。
减速器应用十分广泛,减速器的发展影响很大,在采油中,几乎决定了整个机构的性能,它的好坏直接和工作效率挂钩,也因此改进它的性能,设计出性能贴近符合高效的机器是十分重要的,而决定减速器的一个关键就是齿轮,齿轮是减速器得到核心。
二、国内外研究及发展现状减速器在各个机械行业几乎是一个不可或缺的关键部件,它往往直接决定整个机器的好与坏。
当前在中国的机械领域内,减速器有很大的进步和完善空间。
而且减速器性能也直接决定机械行业中相关机器的整体性能以及使用寿命。
现在中国普遍使用的减速器做的都很不错,工程机械以及工业方面的减速器性能已经接近国外的减速器的性能。
有些公司减速器的性能已经赶上国外的减速器,甚至有些地方还要比国外的减速器更好一些,但中国现在很大一部分厂家生产的减速器还无法与国外的减速器相比较。
还有一点就是在机器人和汽车等方面的减速器,中国还接触没多久,在很大程度上还依赖与国外。
但我国也已经逐渐开始在这上面发展并且产品性能也在逐步完善,当前也在国内有了不小的成效。
因此中国制造的前途明亮,在未来的该领域内也会越来越领先。
国内目前在石油钻采上面很多是以齿轮传动的减速器生产,另外也有蜗轮蜗杆传动,它们之间都有着或多或少的问题,当然还有它们的精度等级方面的问题,也有材料方面的限制。
当前减速器更多的集中在体积大而寿命低以及质量可靠性比较差方面。
国外机械方面比我们早发展些,在这个行业目前占据着很大优势,它们的齿轮减速器在很多行业中使用着,然而他们也并没有完善减速器普遍存在的体积大以及寿命方面的问题,整体以德国和日本为主,当然,丹麦也紧随其后,战绩了机械行业的前端,尤其在减速器的材料和设计制造有明显的优势,做到了可靠性高并且解决了使用寿命的部分问题,当然还有不小的问题没有解决,例如传动还是以定轴齿轮为主未解决好。
双圆弧正弦曲线齿轮摘要:1.双圆弧正弦曲线齿轮的概述2.双圆弧正弦曲线齿轮的特点与应用3.双圆弧正弦曲线齿轮的制造工艺4.双圆弧正弦曲线齿轮的优缺点分析5.双圆弧正弦曲线齿轮在我国的发展前景正文:一、双圆弧正弦曲线齿轮的概述双圆弧正弦曲线齿轮,是一种新型齿轮设计,其齿面为双圆弧形状,齿廓线为正弦曲线。
这种齿轮在传动过程中具有较高的平稳性和传动效率,逐渐在我国齿轮制造业中崭露头角。
二、双圆弧正弦曲线齿轮的特点与应用1.高平稳性:双圆弧正弦曲线齿轮的齿面形状和齿廓线设计使其在传动过程中具有较低的振动和噪音,提高了传动的平稳性。
2.高传动效率:双圆弧正弦曲线齿轮的齿廓线设计使其在啮合过程中齿面接触面积较大,减小了齿面滑动,从而提高了传动效率。
3.抗疲劳性能好:双圆弧正弦曲线齿轮的齿面形状和材料选择使其具有良好的抗疲劳性能,延长了齿轮的使用寿命。
4.应用广泛:双圆弧正弦曲线齿轮广泛应用于各类传动装置,如减速器、变速器等,尤其适用于高精度、高扭矩、低噪音的传动场合。
三、双圆弧正弦曲线齿轮的制造工艺1.锻造:通过锻造工艺生产出齿轮的毛坯,为后续加工提供基础。
2.粗加工:采用车削、铣削等加工方法,初步加工出齿轮的齿形。
3.精加工:采用齿轮磨削、滚齿等精密加工方法,精确加工出齿轮的齿形。
4.热处理:对齿轮进行热处理,提高齿轮的硬度和强度。
5.装配:将齿轮与传动轴等其他部件装配在一起,形成完整的传动系统。
四、双圆弧正弦曲线齿轮的优缺点分析优点:1.平稳性好,噪音低。
2.传动效率高,节省能源。
3.抗疲劳性能好,使用寿命长。
4.适应性强,应用范围广。
缺点:1.制造工艺复杂,成本较高。
2.对材料性能要求较高,材料成本增加。
五、双圆弧正弦曲线齿轮在我国的发展前景随着我国科技实力的不断提升和制造业的快速发展,双圆弧正弦曲线齿轮在我国的应用将越来越广泛。
此外,我国正大力推动绿色制造和智能制造,双圆弧正弦曲线齿轮的高传动效率和低噪音特性使其成为未来传动领域的重要研究方向。
双圆弧齿轮研究现状与发展趋势沈铭乾武宝林(天津工业大学机械与工程学院天津 300378)摘要:本文概述近年来双圆弧齿轮设计与啮合理论、轮齿接触分析、力学性能、以及实际应用等方面取得的进展,对双圆弧弧齿轮研究现状进行了综述,并对今后的研究作了展望。
关键词:双圆弧齿轮啮合理论轮齿接触分析力学性能参数化建模The Double Circular Arc Gear Present Research Situation andthe Development TendencySHEN Mingqian WU Baolin(School of Mechanical and Engineering Tianjin Polytechnic UniversityTianjin 300378)Abstract:This paper is aims to overview the development of double circular arc gear design and engagement theory、gear contact analysis、mechanical property、and the actual application inrecent year.As well as reviews the current research situation and prospects the future research of double circular arc gear. Keywords:Double circular arc gear Meshing theory Gear tooth contact analysisMechanicalproperties Parameterized modeling0前言圆弧齿轮传动(又称W-N传动)是一种新型的平行轴圆柱齿轮传动。
从20世纪60年代初开始在我国研究应用,由于其制造工艺简单,成本低,而且承载能力比渐开线齿轮高,在国内得到了迅猛发展。
我国自1975年起开始研究应用双圆弧齿轮,其承载能力比单圆弧齿轮高40%,比渐开线齿轮提高3-6倍;同时双圆弧齿轮还具有传动平稳,传动比恒定,寿命长,单级传动比大;传动效率高,最高可达99.5﹪以上;结构紧凑,传动方式多样的特点。
因而在我国和世界许多工业大国都在研究应用双圆弧齿轮,我国许多高校和研究机构对此做了大量的研究工作并取得了很好的成绩。
1 双圆弧齿轮研究进展1.1 设计与啮合理论方面的研究我国从60年代中期就开始研究双圆弧齿轮,但进入实质性的研究、试验和应用是在1975年以后。
国内学者有南开大学的吴大任教授和严志达院士,上海工业大学陈志新教授等。
在上个世纪90年代,卲家辉教授总结和主编了《圆弧齿轮》一书,比较系统的介绍了圆弧齿轮和双圆弧齿轮的研究成果和理论原理,为以后的研究奠定了基础]1[。
其后又有李特文教授在《齿轮啮合原理》一书中也有研究圆弧齿轮的啮合原理。
近些年有卢贤缵编著的《圆弧齿轮啮合原理》一书是圆弧齿轮啮合原理理论的专著。
武宝林教授在双圆弧齿轮的理论研究上也发表了一些理论研究和并在理论上得出双圆弧齿轮可以完全正确的点接触共轭啮合传动,是一种具有良好发展前途的新型锥齿轮传动方式]2[;并且基于双圆弧齿轮的齿形特点,结合弧齿锥齿轮的加工原理,进行了双圆弧弧齿锥齿轮的切齿啮合分析,得到了切齿啮合过程中的啮合方程、产形轮齿面方程以及双圆弧弧齿锥齿轮的通用齿面方程表达式。
这些成果的取得为进一步开展双圆弧弧齿锥齿轮的研究奠定了理论基础。
齿轮与齿条的共轭运动就是齿轮节圆柱平面和齿条节平面相互进行纯滚动。
根据齿轮啮合基本原理,齿面上任一点K 成为接触点的条件是该点的相对运动矢量应位于过该点的两齿面的工切面内。
所以齿面上某一点成为接触点的条件是:nv=0式中: n —公法线矢量 v —相对运动速度矢量由齿轮啮合原理可知,用该原始齿条构成的切齿刀具,按展成法,可切出任何齿数的齿轮,且能正确啮合。
经过数学公式的推导得法面圆弧齿轮齿面方程式:1.2双圆弧齿轮力学性能的研究1.2.1双圆弧齿轮接触应力分析理论及方法的研究格里森公司最早提出齿面接触分析( tooth contact analysis ,TCA) 方法。
即模拟螺旋齿轮的理论齿面在各种安装条件下,无负荷情况时的齿面接触质量情况。
在此基础上,提出了的齿面加载接触分析的原理和方法,即利用空间曲面的接触原理,计算螺旋齿轮齿面的接触斑点与传动误差来评价其动态性能。
上世纪90年初代东北大学孙大乐《双圆弧齿轮齿面接触分析》在国内外圆弧齿轮的理论基础上进行了双圆弧齿轮齿面接触的分析,在考虑双圆弧齿轮的几何特性的基础上,采用无约束优化法求得两啮合齿轮的接触点,实现了计算机模拟啮合条件和接触关系。
对不同参数和不同误差情况下的接触迹线进行分析,提供了多种条件下计算结果。
20世纪90年代末期,武宝林教授在《双圆弧齿轮接触迹间载荷分配状况分析》一文中提出了研究双圆弧齿轮接触迹间载荷分配状况的动态计算分析方法,并编制了相应的计算机软件,其中考虑了齿轮的制造和安装误差、轮齿的受力变形和动态啮合力等因素的影响]3[。
到了21世纪,由于计算技术的高速发展,人们研究双圆弧齿轮接触分析方法变得多样和丰富。
以往基于理论和实践的研究方式以计算机软件和计算机仿真取代,为双圆弧齿轮研究提供了极大的便利。
其中有西北工业大学的屈文涛基于有限元软件ANSYS 建立了双圆弧齿轮静态和动态接触的计算模型,讨论了在真实转动情况下计算齿轮接触应力、应变应该注意的一些事项。
介绍了静态接触模型中约束和载荷的处理方法,以及动态模型中施加相当于转矩的跟随载荷的具体方法,讨论了刚体在静态和动态模型中的作用和影响。
通过对静态和动态模型计算结果的比较,说明了动态模型方法是可行的。
其后还有很多类似的研究,但是大多都是基于计算机的仿真研究。
1.2.2主要着重于双圆弧齿轮的弯曲强度分析和方法研究齿轮的常见失效形式是折断和崩角,其主要原因就是轮齿弯曲疲劳强度不够。
因而对齿轮的弯曲强度进行分析显的尤为重要。
双圆弧齿轮在弯曲强度上比渐开线齿轮在理论上有很好的优势,但实际中往往不尽如人意,所以国内有很多学者在这一方面做了大量研究。
其中20世纪80年代,曹仁政提出了双圆弧齿轮弯曲应力的三维⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫--+=+-++=+-++=ββαρββαβϕϕβααρϕαρϕβααρϕαρsin cos cos cot cos cot cot cos cos cot )sin (sin )sin (sin cos cot )sin (cos )sin (x i i i i i i i i i i i F E r z E r E y E r E有限单元法分析,较早引入了三位有限元法来进行弯曲应力的分析,具有首创性。
但是当时限于计算机的能力有限,研究的精度和可信度都不及今天的研究。
到了90年代罗铭通过六对圆弧齿轮试件的弯曲疲劳试验,分析了它们所出现的几种典型弯曲失效形式,断齿失效机理及不同因素对轮齿弯曲强度的影响,从而为圆弧齿轮的研究与应用提供了一定依据。
21世纪初,太原理工大学张秀亲基于有限元方法总结出了双圆弧齿轮凸齿廓受载时的齿根应力远大于凹齿廓受载荷时的最大应力,因此凸齿廓承载是危险负载状态;在齿长方向,随着远离力的作用位置,齿根应力迅速衰减;双圆弧齿轮的齿根应力随名义法向载荷的增大和螺旋角的增大( 即齿面当量曲率半径的减小) 而增大;同时还可看出,齿轮齿根应力对螺旋角的变化不敏感,从这个角度考虑,取大螺旋角已以增加重合度是有利的]4[。
2 CAD/CAE建模与仿真分析2.1基于Pro/E、UG等软件参数化建模设计进入21世纪随着计算机的飞速发展,计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助工程(CAE)软件大量出现,其功能强大并提供了很好的人机交互系统,为机械行业的发展带来了极大的便利。
双圆弧齿轮的研究也进入了一个新的阶段。
其中基于Pro/E、UG,等软件的研究不胜枚举。
大多数都是借用这些软件进行三维建模和相应的分析。
但是,由于过多依赖软件,很多人忽视了基本的理论研究,造成了很多错误的诞生。
其中典型的有:追求齿轮的基础建模,而没有依据基本的理论基础,出现了形似而神不似的现象。
因为软件自身的限制,要完全仿真现实的情况是不可能的。
我们研究起来只能基于理论,尽量多的考虑实际因素,才能较好的实现预期的结果和比较准确的结论。
基于Pro/ E的参数化设计技术可以通过以下3个途径完成:(1)利用插件设计即Pro/ Toolkit 和Visual C++共同完成编程,其优点是零件参数化可以实现真正的模块化,但由于所需的专业知识特别强,设计人员必须具备机械专业的知识和CAX,而且对面向对象化的编程(Visual C++)也必须熟练掌握,这给机械行业人员带来困难,所以插件设计只适合于专业开发Pro/ E等软件外挂的人员应用;(2)基于家族表( Family T able)平台上的参数化设计,其优点是以表格的形式出现,操作简单,使用方便,但设计的通用性差,适用于零件标准变化不大的场合;(3)基于Pro/ E界面上的Program 平台上的参数化设计,同时具有前两种的优点,并只需简单的编程语句,所以非常适合大众化的用编程来开发简单的通用化模块,是非专业开发人员的好工具。
2.2基于ANSYS的力学分析和Matlab优化仿真目前国内外力学分析软件挺多,在国内使用比较多的是ANSYS。
双圆弧齿轮的很多分析工作也借用了ANSYS这个平台。
其中包括用有限元方法对双圆弧齿轮进行静力学、动力学、接触应力、弯曲应力等方面的分析。
通过选取合适的单元进行网格划分,然后在给定边界条件的情况下施加理想的载荷,从而分析出应力集中点和近似得到齿轮的变形失效形式。
通过与实验对比印证了模拟分析的结果,基本符合现实规律和实际情况,证明了软件分析的可行性。
Matlab优化仿真也有人做了大量工作。
由于Matlab软件强大的计算能力,为双圆弧齿轮的研究提供了条件。
尤其是在双圆弧齿轮的齿面接触点的寻找和其啮合性能的研究有很大的帮助。
3 双圆弧齿轮的应用3.1双圆弧齿轮传动的研究齿轮传动研究一直是研究的重点,前人做了大量的研究工作,也是研究的比较成熟的一方面。
20世纪80年代李国权对齿轮传动的参数选择做了研究并指出参数选择对齿轮传动影响的重大性。
其后随着对双圆弧齿轮研究的深入,齿轮传动进入了新的阶段。
由于双圆弧齿轮应用在重载,高速的场合,齿轮传动工程中承受着很大的冲击载荷。
对双圆弧齿轮的啮合冲击性能研究也是很有必要的。
其中武宝林教授在《齿轮传动中啮合冲击的理论分析》一文中根据渐开线齿轮的传动特点,应用机械动力学理论,在分析齿轮传动啮入冲击产生机理的基础上,建立了用齿轮传动过程中的有关几何量详细描述轮齿受载变形导致线外啮合时的啮入冲击速度、最大冲击力等的关系表达式。