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带式啮合介质齿轮传动的研究

曾荣生  
【摘要】: 齿轮传动是机械传动的主要形式,在各个领域得到广泛应用,如何改善齿轮的润滑和动态特性以及降低齿轮的加工制造成本,一直是众多学者研究的焦点。能不能研究一种利用摩擦副材料的摩擦润滑特性和啮合介质的弹性变形,实现既能改善齿轮的润滑和动态特性的效果,又能实现低成本、节能、易维护的绿色润滑齿轮传动?基于此思想,本课题对一种新型齿轮传动—“带式啮合介质齿轮传动”进行了初步研究。 本课题主要研究内容和进展为: 1、根据提出的带式啮合介质齿轮传动的概念,进行结构设计,分析了该传动的润滑性能及振动噪声。 2、给出了基准齿条的齿廓形状,进行了齿轮加工计算机模拟,分析了可能出现的棱角问题,进行了齿轮内齿顶圆的求解、根切问题分析、齿厚计算与测量、齿顶变尖的分析、重合度的计算、带长度的计算及齿轮设计的程序编制等。 3、基于有限元数值计算方法,分析了不同关联变位系数和齿数Z对齿轮弯曲强度的影响:随着齿数的增大,齿轮最大拉应力减小;关联变位系数越大,齿轮最大拉应力越大。在不产生或少量根切时,可用渐开线径向变位齿轮的弯曲应力计算方法来近似计算带式啮合介质齿轮的弯曲应力,只需将关联变位系数转化为相应的渐开线齿轮径向变位系数即可,其误差在10%以内。 4、提出并分析了介质带材料的合理选择原则:压缩强度、拉伸强度和弯曲疲劳强度高和韧性好的中低弹性模量复合材料,此外还需具有良好的耐热、耐油耐水性、耐磨性、抗冲击性、耐候性等。 5、设计了相应的滚刀并加工出试验齿轮。 6、在试验台上进行了带式啮合介质齿轮与渐开线齿轮减速器整机啮合性能对比试验。试验结果表明:选择适当的介质带材料和一定的载荷速度条件,带式啮合介质齿轮的传动性能优于渐开线齿轮,并可用水进行润滑,几乎达到在油润滑条件下的效果,实现一种节能、无污染的绿色润滑齿轮传动;相对于渐开线齿轮,带式啮合介质齿轮具有显著的减振降噪作用,动态特性优越。 本文通过理论分析和台架试验研究,表明带式啮合介质齿轮传动是一种具有研究和应用前景的新型齿轮传动。


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