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空间曲线啮合轮精密传动技术的研究

何恩义  
【摘要】:齿轮传动是应用最广泛的机械传动技术,距今已有五百多年的历史。根切现象限制了齿轮的传动空间。为了避免齿轮的根切,就必须牺牲齿轮的传动空间。空间曲线啮合轮(Space Curve Meshing Wheel,SCMW)的产生,从根本上消除了齿轮的根切现象,推动了齿轮传动技术的发展。 本文围绕如何提升SCMW传动精度做了相关的研究。首先,在激光熔融快速成型制造技术的基础之上,研究了SCMW钩杆表面质量改进技术,从而提高SCMW的传动精度。其次,在SCMW传动的过程中,由于装配误差和负载作用,其传动精度也会降低。本文研究了装配误差、负载以及重合度对传动精度的影响,并提出相应的解决方案来提高传动精度。 具体来讲,本文进行了以下几个方面的工作: 1.研究了电解擦削精加工技术,设计了SCMW的电解擦削的加工工具和加工设备,并设计相应的加工方案对SCMW的啮合钩杆进行精加工,通过提高其表面质量来提高传动精度。 2.研究了装配误差对SCMW传动精度的影响。根据钩杆中心线方程,结合空间几何学知识,求出啮合钩杆的曲面方程。然后根据齿面接触分析理论,结合空间曲线啮合轮的装配误差模型,推导装配误差存在时的传动误差。从而计算出存在装配误差的情况下,SCMW的传动误差和重合度的变化。为控制和减少传动误差提供理论依据,并在实际的应用过程中,为控制传动误差提供相应的解决方案。 3.研究了负载对SCMW传动精度的影响。分析其传动过程中的钩杆受力与变形情况,计算在啮合过程中钩杆的实际曲面方程。并根据齿面接触方程,计算运动过程中接触点的各个曲面参数与实际传动角度。运用MATLAB拟合出其传动误差曲线,从而计算传动负载对传动误差和重合度的影响。为了提高传动精度,根据计算出的传动误差曲线和各个接触点的变形情况,提出一种钩杆的修形方法对空间曲线啮合轮的钩杆修形。 4.研究了重合度对传动精度的影响。首先,根据重合度的定义,计算出重合度对空间曲线啮合轮载荷分配的影响。其次,根据载荷分配规律,分析了重合度对钩杆变形的影响,并根据钩杆的变形情况,计算出实际的曲面方程,最后,计算运动过程中SCMW传动误差的变化情况,绘制传动误差曲线,分析重合度对传动精度的影响。从而为空间曲线啮合轮的重合度的设计提供理论依据。 尽管本文围绕提升空间曲线啮合轮的传动精度做了以上研究,取得了一定的成果,但是仍然存在一些不足,如空间曲线啮合轮的摩擦与润滑并没有进行研究。齿轮副的磨损将是影响传动精度的重要因素,这些工作尚需后续研究。


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