文档详情

新型齿轮啮合原理.doc

发布:2019-01-16约1.6万字共41页下载文档
文本预览下载声明
新型齿轮啮合原理 陶永锋 ( HYPERLINK / 机械与汽车工程学院 指导教师:刘鹄然) 第一章 绪论 1.1概述 本课题从实际生产中的一些冶金重载齿轮齿面发生严重塑性变形中得到启发,认为必然存在最适合齿轮接触强度和弯曲强度的齿形,并分析了这种齿形的形成原理。经缜密分析和深入研究,初步认为这是等共轭曲率高阶接触的齿形,本课题有可能发展成一门新的学科或分支:齿轮仿形原理。类似于仿生学但模仿的却是没有生命的东西.并扩展到等共轭曲率啮合的多种应用形式: 内啮合,齿轮与齿条,斜齿圆柱齿轮,斜齿轮与斜齿条,直齿圆锥齿轮, 弧齿圆锥齿轮, 面齿轮,等共轭曲率蜗轮蜗杆。证明等共轭曲率高阶接触啮合的实现条件.等共轭曲率啮合的媒介齿条的齿廓的构成.与此适应创立仿射啮合理论——活动标形新形式.导出等共轭曲率啮合齿面啮合点邻域间隙的4阶参数.高阶切触的齿面接触应力计算,高阶接触齿面的流体动压润滑和弹性流体动压润滑计算.本课题具有较大学术价值。如成功对齿轮传动具有里程碑式意义,是本人指导老师的前导师蔡春源老先生多年夙愿和临终嘱托。 本课题的目的旨在提出一类等共轭曲率高阶接触啮合的传动。1984年,本人指导老师与东北大学蔡春源,鄂中凯,何德芳等长期从事齿轮强度研究的著名专家研究生同窗陈良玉在鞍钢初轧厂调研时,发现主减速器齿轮在经长期运转后齿面形成如图1所示形状,自然形成类似于双圆弧齿形但又不完全同于双圆弧齿轮,还有很多齿轮出现类似的情况,即意识到这种齿形有可能是一种最自然的齿形(或称稳态齿形)。这种现象有可能用梅兰塑性势理论和普朗特-路埃斯以及列维-密赛思流动法则来解释:以密赛思屈服函数作势函数建立流动法则,塑性应变增量的分量所组成的向量在应力点沿屈服面的外法线。但正如仿照磨损后的轧辊,却并不刻意的去研究磨损过程本身。本课题并不刻意的去研究齿面塑性流动本身。经大量收集资料,测量和计算,并经缜密分析和深入研究,初步认为这是等共轭曲率的齿形。接触和弯曲强度都很高,极易形成动压油膜。(应指出等共轭曲率不是等曲率,更不是圆弧)。根据赫茨接触理论,当两齿廓为凸凹啮合形式,相互啮合的齿面诱导曲率为零时,具有最大接触强度。前人提出渐开线,摆线,圆弧作齿形,尽管也符合啮合基本定律,但没充分考虑齿面受力变形。而实际最适合作啮合的理想齿形是什么样的呢?只有师法自然,师从和仿效实际齿轮齿面的变形规律。其次,以往人们选择齿形曲线,需要考虑加工的可能,而现在数控机床已非常普及,有可能和条件采用各种异型齿形。本课题指导老师经20余年酝酿。本课题独到地将微分几何“切触”概念应用于复杂曲面5坐标高效加工并移植到齿面接触分析,纯属独创,不是跟踪。尤其是浙江科技学院院基金“等共轭曲率的齿形”(6万元)取得一些突破,导出齿面啮合点邻域间隙的4阶参数,并于近期获省自然科学基金资助。为高阶接触齿面的接触应力和高阶接触齿面的流体动压润滑研究提供必备条件。本课题具有较大学术价值。如成功对齿轮传动具有里程碑式意义。 图1-1 等共轭曲率齿形和啮合 本课题来自实践,师法自然,并通过理论总结和归纳,提出齿廓啮合新概念,新方法。把啮合理论推进到新的高度,是代表21世纪的新的传动形式。 前苏联HovikoB 提出圆弧点啮合齿轮。德国尼曼教授提出Neimann 蜗杆。日本学者片山冕提出 Logix 齿轮,都在不同程度上改善了齿面的接触强度。圆弧齿轮在端面上只能作瞬时啮合,从而限制了其传动原理到其他啮合形式的推广,只能做成斜齿,只能用于圆柱齿轮,也不能用于内啮合。且要求轴向必须具有较大的齿宽。本课题的齿形既可做成直齿也可做成斜齿,做成斜齿时,重合度比圆弧齿轮更大,齿宽一定程度上可宽可窄。并可较方便的推广到圆锥齿轮,蜗轮蜗杆。Neimann 蜗杆的轴截面齿形仍属2阶接触。Logix齿轮提出后很长时间,国外的研究一直处于沉寂状态,原因不明。近年来我国一些科研单位和大专院校跟踪研究较多,但似乎有些雷同,或侧重在诸如根切,干涉,过渡曲线,重叠系数等啮合原理具体应用。原理上的复述多,发掘少,理论创新不足。本课题理论更深,应用更广,方法更新。前南开校长吴大任著《齿轮啮合理论》介绍过共轭曲率的导数,但未介绍其应用。王小春研究过螺旋锥齿轮的3阶接触,是在已知两非共轭齿面情况下求加速度和加加速度(2阶加速度)。齿面的4阶接触分析未见报道。本课题思路奇特,两共轭齿面都是未知,根据最佳接触条件确定媒介齿条的齿形,有点类似于泛函分析。 东北大学蔡春源,鄂中凯,何德芳等长期从事齿轮强度研究。重庆大学机械传动国家重点实验室秦大同和李润芳教授齿面的摩擦热弹性接触研究,中南大学曾韬和唐进元教授的螺旋锥齿轮和高阶接触齿面动力学研究,西安交大吴序堂和王小春教授的3阶接触啮合研究。清华大学弹性流体动压润滑国家重
显示全部
相似文档