由非圆齿轮变速比传动特性引起的时变啮合力对轮齿传动磨损具有重要影响,以精梳机中关键核心部件的椭圆齿轮副为研究对象,应用Hertz基础理论和Archard磨损公式,建立了基于时变啮合力的齿轮磨损计算模型,采用当量齿数法对非圆齿轮的啮合刚度进行求解,分析了单个齿廓的时变啮合力和磨损量的变化规律;在此基础上,研究了阶数和偏心率对椭圆齿轮时变啮合力及磨损量的影响。结果表明,齿轮时变啮合力和齿面磨损量随着偏心率和椭圆齿轮阶数的增加呈现不同程度的增加;时变啮合力在单双齿啮合区交界处发生突变;齿廓磨损量在节圆附近接近零,在齿根和齿顶处的磨损量较大。在对非圆齿轮不同节曲线向径处的磨损量进行研究时发现,在最小节曲线向径处的齿根磨损量显著大于最大节曲线向径处。该研究结果为使用修形方法降低时变啮合力与磨损量,从而...

非圆齿轮节曲线各位置的齿廓具有等模数、不等曲率半径和极径的特点,在滚切过程中形成的各齿廓的包络线分布特性不同,导致不同位置的齿廓具有不等的包络误差。对此,以滚切基本联动模型为运动约束,构建滚刀断续切削齿廓的几何仿真方案,给出包络线分布与节曲线曲率半径和极径之间的关联特征;引入当量滚刀概念,建立了包络误差与当量齿轮齿数和当量滚刀槽数的关系模型;研究整周不同齿廓最大包络误差的计算和位置分布,提出了一种改善包络误差的滚切模型。该模型通过窜刀运动实现非圆节曲线不同位置当量滚刀槽数的改变,进而抑制包络误差的最大值及不均分布。研究工作为非圆齿轮滚切齿廓包络误差分析提供了理论支撑,可对包络误差进行预判并指导合理加工方案的制订。

针对传统无级变速器无法适应高转速、大转矩的工作环境,给出了一种无内部循环力矩的加法器式非圆齿轮无级变速传动方案。分析了变速器在相对恶劣工况下的力矩特性和非圆齿轮轮齿载荷情况;推导了此类齿轮组结构惯性力矩、负载力矩及发动机驱动力矩的计算通式,为该型无级变速器的优化设计和生产加工提供了理论参考。

针对当前非圆齿轮插齿加工效率低、切削力波动大的问题,在对插齿切削力建模,建立切削力与切削面积的关系的基础上,提出了一种基于恒定切削力约束的圆周进给量优化方法。以提高工件的加工效率并减少切削力的波动为优化目标,以机床参数和恒定的切削面积为约束,并以节曲线曲率半径为分段依据,建立了变圆周进给量优化模型。通过3阶椭圆齿轮插削实例分析,验证了变圆周进给优化模型的有效性;采用分段优化,避免了各运动轴速度的频繁剧烈变化,实现了非圆齿轮插齿加工工艺参数优化。

基于齿轮啮合原理和微分几何理论,获得插齿刀具与非圆齿轮齿坯的运动坐标转换关系,模拟了非圆齿轮齿廓获取的插齿加工过程;同时,针对非圆齿轮传动过程中的冲击振动和噪声问题,以插齿刀具修形为手段,以非圆齿轮齿廓修形为目的,得到了一种精确、高效、通用的非圆齿轮齿廓的修形设计方法;利用动力学仿真软件,对修形前后的非圆齿轮进行了运动学仿真。结果说明,修形后的非圆齿轮在传动过程中的冲击振动现象明显减弱,能够有效降低齿面磨损,较好地增加轮齿的使用寿命,验证了该修形方法的正确性。为非圆齿轮的实际应用与发展提供了重要的理论研究方法和设计依据。

在分析非圆齿轮啮合特性及齿廓等啮合角分布规律的基础上,综合考虑相对速度、摩擦因数和油膜厚度等关键因子对啮合功率损失的影响规律,建立了弹流润滑状态下非圆齿轮传动啮合效率数学模型。以非圆齿轮节曲线波谷的轮齿齿顶进入啮合到从波峰的轮齿齿根退出啮合为啮合周期,通过计算啮合角变化下的滑动摩擦和滚动摩擦功率损耗,获得非圆齿轮传动的啮合效率。

差动轮系助力传动机构传动比为定值的电动助力转向系统,在无电机助力时系统传递效率低,驾驶员体力消耗大。为了解决这一问题,提出了一种变比差动轮系助力传动机构。首先,通过动力学模型分析差动轮系助力传动机构传递效率低的原因,提出系统设计方案;然后,设计了一种连续可导的变传动比曲线函数,并对系统中的非圆齿轮进行设计;最后,建立数学模型对改进方案进行分析,对驾驶员体力消耗量进行计算。结果表明,改进方案后驾驶员体力消耗量降低了9.15%,证明了改进方案的合理性和有效性。

非圆齿轮作为现代工业中最关键的基础件之一,其运动特性直接影响整个机构的运行状况。为了研究中心距误差对非圆齿轮动态啮合力影响,对不同阶数非圆齿轮在中心距误差条件下的动态啮合力进行仿真分析,获取不同中心距误差下非圆齿轮动态啮合力变化趋势。分析表明:随着设定的中心距误差不同,非圆齿轮动态啮合力不同,随着中心距的减小,啮合力波动幅值减小;随着中心距的增大,啮合力波动幅值增大;不同频率下非圆齿轮啮合力幅值变化不同。上述研究可为非圆齿轮传动性能改善、减振降噪提供参考。

针对非圆齿轮节曲线设计中出现的不连续点和尖点问题,依据非圆齿轮节曲线的封闭性条件及其传动比函数,建立了非圆齿轮副节曲线设计缺陷的修正模型,通过引入修正因子,有效避免了节曲线产生不连续点的现象。基于非圆齿轮节曲线上的点与其密切圆之间的几何关系,分别建立了节曲线凸尖点与凹尖点的修正模型。将密切圆上的点作为插值点,密切圆与节曲线的切点为样条插值的边界条件,通过数值插值方法实现了对节曲线尖点的修正。研究结果表明,该算法能快速修正高阶阿基米德螺线齿轮副节曲线的设计缺陷,且算法是有效的。

研究了非圆齿轮液压马达的设计过程。以4~6阶非圆齿轮为例,阐述了太阳轮旋转规律在非圆齿轮液压马达配流盘设计和马达力矩研究中的应用,证明了太阳轮旋转规律在非圆齿轮液压马达研究中的重要性,为非圆齿轮液压马达配流盘的设计和力矩的研究提供了实用方法。