面齿轮齿面创成方法及啮合特性研究

【摘要】摘要：面齿轮传动是一种由圆柱齿轮与圆锥齿轮相啮合演变而来的新型齿轮传动,与锥齿轮传动相比,具有体积小、质量轻、承载能力高、噪声低、可靠性高、寿命长等诸多特点。尤其是其在武装直升机主减装置中的独特分流特性,引起了业界的高度关注。目前,面齿轮传动正逐步替代螺旋锥齿轮而成为武装直升机传动系统中最重要的核心零件。本文以高强度、低噪声的高质量面齿轮设计为目标,对其齿面创成方法及啮合特性进行相关研究,主要研究内容如下：1.基于范成加工的面齿轮齿面生成及接触迹特征研究根据面齿轮啮合原理,建立了齿面工作区及过渡区的曲面方程,对轮齿外圈出现齿顶变尖和内圈产生齿根根切的原因进行了分析,获得了满足齿根不产生根切及齿顶不变尖的面齿轮最小内半径和最大外半径系数的变化曲线,为面齿轮参数设计提供了方便；推导了齿面接触迹方程,并获得了齿面接触迹分布规律图；对不同模数、齿数差条件下的齿面接触迹进行了仿真,发现齿面接触迹与齿数差、模数及传动比有关,其中传动比对接触迹影响较大。同时发现,如果模数变大将引起齿高和齿长变大,而齿数增加将引起齿宽变大,但齿高则变小；建立了考虑安装偏差的面齿轮传动坐标系,对安装过程中出现的偏置距偏差、轴向偏差和轴向夹角偏差等三种偏差之间的联系进行讨论,发现通过控制安装偏差可以改变面齿轮传动在啮合过程中的接触区域位置,以便进行接触轨迹的调整。2.面齿轮齿面创成几何方法及磨齿物理场研究对面齿轮齿面采用蜗杆磨削所需的运动进行分析,建立了面齿轮齿面蜗杆磨削机床的几何模型。根据蜗杆砂轮包络过程坐标系,推导了由插齿刀齿面包络蜗杆砂轮齿面时的坐标变换矩阵,建立了用于磨削面齿轮的蜗杆砂轮模型；并对采用所设计的蜗杆砂轮模型仿真加工出的面齿轮的齿面与理论齿面进行对比,进行面齿轮磨削齿面接触及误差分析；对面齿轮磨削过程中的热力耦合及工艺参数对面齿轮磨削物理场影响的程度进行了分析,得到了齿面磨削时的温度、应力及应变的分布图。结果表明：磨削速度高和磨削深度小,对面齿轮齿面磨削是有益的,而进给速度对齿面磨削应力和应变等影响不明显,因此,可适当提高面齿轮的磨削进给速度。3.面齿轮啮合温度场与振动特性分析对齿面啮合点处的相对滑动速度、接触压力、齿面摩擦因数、摩擦热流量沿啮合面的分布规律及影响因素进行了分析,结果表明：大的压力角降低齿面摩擦热流量有利；对不同啮合位置的齿面温升进行了分析,发现齿面温度最高点位于齿顶边缘附近区域；分别就齿数差、压力角、模数、转数及负载等因素对面齿轮啮合性能的影响进行分析,结果表明：面齿轮传动系统中的主要振动来源于从动轮面齿轮。压力角为20°或者25°、齿数差为3时系统振动最小。增大模数对改善系统振动有益,但输入转速增加、负载增大,系统的振动则加剧。4.面齿轮传动啮合实验研究为了验证面齿轮传动啮合性能仿真结果的正确性,在面齿轮检查机上,对三种齿数差的面齿轮传动接触迹、传动误差及振动进行了测试,测试结果表面：齿数差对接触迹有一定的影响,但不明显。传动比对齿面接触迹的影响比较大,在一定范围内,传动比越大,接触迹越靠近轮齿的中部；振动测试实验研究发现：圆柱齿轮的齿数差为1时,面齿轮传动的误差最小。但齿数差为2时的面齿轮传动,其啮合性能较好；圆柱齿轮和面齿轮在x轴方向的振动受转速的影响都比较大,而z轴方向的振动则很小,但面齿轮较圆柱齿轮在z轴方向的振动受转速的影响要更敏感。图133幅,表19,参考文献181。
【作者】何国旗；
【导师】严宏志；
【作者基本信息】中南大学，机械工程，2014，博士
【关键词】面齿轮传动；啮合特性；齿面创成；热力耦合；振动测试；

【参考文献】
[1]高镔,张春红,陆健,刘永清.水权转让的调研与思考[J].农村经济.2005(03)
[2]任晓萌.初中语文教学中的德育渗透策略[D].河北师范大学,学科教学,2014,硕士.
[3]刘海淑.适足生活水准权概念解析[D].苏州大学,法学理论,2013,硕士.
[4]田建霖.新乡第四系孢粉组合与气候演化特征[D].中国地质大学（北京）,第四纪地质学,2013,硕士.
[5]杜修力,符佳,张建伟.钢筋混凝土柱轴心受压性能尺寸效应的大比尺试验研究[J].土木工程学报,2010,S2:1-8.
[6]洪琴.贸易开放度、FDI对中国贸易碳转移的影响[D].厦门大学,人口、资源与环境经济学,2014,硕士.
[7]何莉.智能视频监控系统中的运动目标检测算法研究[D].华中科技大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[8]徐婷芳.五子衍宗丸加味方治疗脾肾亏虚兼瘀证Ⅲ期糖尿病肾病的疗效研究[D].福建中医药大学,中医内科学（专业学位）,2014,硕士.
[9]海鹏.挑兵挑将各尽其用[N].计算机世界,2002-01-14B28.
[10]周健悦.敦煌壁画数字化的知识产权问题研究[D].浙江大学,经济法（专业学位）,2012,硕士.
[11]张贵红.我国科技创新体系中科技资源服务平台建设研究[D].复旦大学,科学技术哲学,2013,博士.
[12]李永刚,班国邦,张子伟,李俊卿.定子水内冷方式发电机热故障在线监测方法[J].电力系统自动化,2008,09:83-87.
[13]李艳燕.偏微分方程的精确解及Taylor级数解[D].大连理工大学,计算数学,2004,硕士.
[14]吴应良,吴海平.一种基于知识仓库的决策支持体系结构模型[J].软科学,2004,04:4-8.
[15]马思鸣.西安市小寨商圈地下建筑现状调研[D].西安建筑科技大学,建筑学,2013,硕士.
[16]苏晓明.阳离子表面活性对电活性物质的影响和应用研究[D].淮北师范大学,2014.
[17]李云.基于韧性断裂准则的高强钢TRB热成形破裂预测研究[D].哈尔滨工业大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[18]郭躬德,王晖,DavidBell.时间序列数据分析与预处理[J].小型微型计算机系统,2003,12:2228-2232.
[19]黄玉萍.京海黄鸡及其杂交配套组合肉品质的研究[D].扬州大学,动物营养与饲料科学,2012,硕士.
[20]刘宇明.吉林省源和育苗纸制品有限公司产品线延伸战略研究[D].吉林大学,工商管理,2014,硕士.
[21]姚莉丽.氧化石墨烯/纤维素复合材料的制备和性能[D].东华大学,2014.
[22]王云,李萌.浅析价值方法论以及方法的运用——以华西村实践为案例[J].商,2014,07:94.
[23]王媛媛.高动态GNSS接收机的电路设计和实现[D].北京邮电大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[24]李永国.密码算法的安全性及电子交易系统中安全机制的研究[D].燕山大学,电路与系统,2003,硕士.
[25]王志强.小麦愈伤组织继代过程中的同工酶谱研究[D].河南农业大学,作物遗传育种,2004,硕士.
[26]毕莹辉.民营企业跨国并购财务风险防范[D].北京交通大学,2014.
[27]王金涛,景敏卿,谢友柏.船舶机电设备摩擦学信息系统的设计与实现[J].润滑与密封,2003,01:86-87.
[28]陆宁海.藻类细胞悬浮培养在杀菌剂和杀虫剂高通量生物筛选中的应用[D].甘肃农业大学,植物病理学,2003,硕士.
[29]苏莹.山东省入海污染物分配容量计算[D].中国海洋大学,2014.
[30]陈锐.论中国保险业范围经济效应与综合经营模式选择[D].云南财经大学,保险（专业学位）,2014,硕士.
[31]赵珍.中小企业创新网络构建及其创新绩效评价研究[D].浙江工业大学,技术经济及管理,2004,硕士.
[32]张慧慧.我国大学校友会发展研究[D].苏州大学,高等教育学,2014,硕士.
[33]范文理.核心力量训练对青少年篮球后卫专项力量的影响[D].吉林体育学院,体育教育训练学,2013,硕士.
[34]严洁.央视“春晚”的叙事研究[D].湖南师范大学,影视戏剧文学,2013,硕士.
[35]任全进,严巍.月季栽培一点通[J].园林.2007(10)
[36]彭礼斌.2-PRS/2-UPS四自由度并联工作台工作精度研究[D].兰州理工大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[37]张义龙.电催化氧化体系效能预测模型构建及反应器构型优化设计[D].哈尔滨工业大学,环境科学与工程,2013,硕士.
[38]王刚.脉冲发射的相位式激光测距技术研究[D].西安电子科技大学,光学工程,2010,硕士.
[39]陈萍.中韩服务业产业内贸易影响因素研究[D].海南大学,世界经济,2014,硕士.
[40]胡测.基于FPGA的便携式红外与可见光图像融合系统研究[D].南京理工大学,光学工程,2013,硕士.
[41]张骥.基于提升客户忠诚度的F医疗公司的售后服务方案设计[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[42]侯世利.门户网站网络广告效果影响因素研究[D].哈尔滨工业大学,国际贸易学,2014,硕士.
[43]陈秀云.认知行为治疗模式介入解决青少年“网瘾”问题的个案研究[D].华中科技大学,社会工作,2013,硕士.
[44]武二虎.马克思市民社会思想对构建中国市民社会的价值研究[D].西南大学,马克思主义哲学,2013,硕士.
[45]李太福,姚立忠,易军,胡文金,苏盈盈,贾威.强跟踪平方根UKFNN的铝电解槽工耗动态演化模型[J].自动化学报,2014,03:522-530.
[46]马祖霞.儿童腺样体形态学与分泌性中耳炎的相关性研究[D].遵义医学院,耳鼻咽喉—头颈外科（专业学位）,2012,硕士.
[47]张晓礼,罗红军.谈网络媒体对三门峡横渡母亲河活动的影响[J].品牌,2014,08:25-26.
[48]华楠.植物种群的群体动力学系统[D].江南大学,应用数学,2012,硕士.
[49]付振东.TLR3及相关免疫细胞与HBV宫内传播的关系研究[D].山西医科大学,流行病与卫生统计学,2013,硕士.
[50]王菲斐.抵达现实的叙述[D].安徽大学,中国现当代文学,2014,硕士.