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凸轮激波滚动活齿传动的齿廓修形及受力分析

陈兴  
【摘要】:二齿差凸轮激波滚动活齿传动是一种新的活齿传动形式,其最显著的特点是激波器廓线采用椭圆曲线,结构呈轴对称形式,从而使整个传动装置更加紧凑。本文在已有研究的基础上,进一步分析和完善凸轮激波滚动活齿传动的齿廓修形及受力分析理论。 论文简述了活齿传动的发展历史、国内外研究现状及二齿差凸轮激波活齿传动的特点。论述了修形技术的研究现状及在实际应用中的重要意义。基于包络原理和相对运动法分别推导了一、二齿差滚动活齿传动的中心轮齿廓的理论廓线方程及工作齿形方程。推导了齿廓曲率公式、压力角公式,并分析了参数变化对齿廓曲率及压力角的影响。分析了中心内齿轮齿廓不发生干涉的条件,即活齿半径的取值必须小于中心内齿轮理论齿形在齿顶处的曲率半径。 本文分析了各种修形方式的特点,包括单参数修形及复合参数修形,并绘制出了修形后中心轮齿廓的形状。详细推导了同时适用于单参数修形和复合参数修形的通用齿形方程。分析了修形后齿廓的径向间隙和法向间隙,法向间隙的大小直接影响中心轮齿廓的受力状态。推导了修形后齿廓的几何相对转角,而几何相对转角是计算活齿传动装置几何回差及修形后受力分析的基础。 基于接触变形以及变形协调理论提出了活齿啮合副受力分析的模型和算法。计算了二齿差滚动活齿传动齿廓的受力,其特点是受力活齿分别位于两个呈轴对称分布的啮合区域中,两啮合区中各对称布位齿廓处啮合力等值反向。修形后齿廓的受力计算则通过改变标准齿廓受力时的变形协调方程,将修形后齿廓的法向间隙量转换到激波凸轮与活齿啮合方向,加入变形协调方程中。 提出了一种新的齿廓修形方法—间隙逐点可控修形法,并给出了具体的算法。根据标准齿廓受力趋势,通过搜索算法求出了修形后中心轮齿廓的受力曲线,并计算出修形后齿廓的法向间隙。由修形后的齿廓法向间隙,根据齿廓上点的等效原理,绘出了修形后的中心轮齿廓的工作廓线。


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