针对当前内啮合齿轮参数化设计和开发过程中普遍存在的建模精度不足及设计校验计算效率低的问题,使用Matlab GUI开发了基于精确齿廓建模的内啮合齿轮参数化设计系统。依据齿轮展成原理,生成内啮合齿轮渐开线齿廓;应用齿廓法线法,建立内齿轮齿根过渡曲线方程,实现了内啮合齿轮的全齿廓精确建模;计算内啮合齿廓过渡点压力角αM、αN,通过参数化设计程序完成内啮合齿轮设计参数的几何计算及干涉校验等工作,其中,过渡曲线干涉校验部分,利用齿廓过渡点压力角αM、αN,在加工刀具任意齿顶圆角(或非特定圆角)情况下,计算出内啮合齿轮副过渡曲线干涉的校验公式。最后,将设计目标齿轮副全齿廓数据导入Catia界面中,建立了齿轮副三维实体模型,为后续齿轮系统的应力分析及动力学性能检测等研究奠定基础。

针对双点接触内啮合齿轮传动副齿面接触问题,提出双点接触内啮合齿轮传动副齿面成型方法;基于Hertz接触理论,建立共轭齿面瞬时接触椭圆数学模型,推导了齿面接触迹线求解方程;利用数值分析方法计算双点接触内啮合齿轮传动副齿面接触椭圆面积,探究了齿轮副基本参数以及齿廓参数对接触椭圆的影响规律;利用有限元分析方法,对比了单点接触齿轮与双点接触齿轮的接触椭圆面积和齿面接触应力。研究结果表明,合理选取齿廓接触夹角、名义压力角、法向模数和螺旋角参数,能够实现对齿面接触区域位置和大小的有效控制;在基本参数相同的情况下,双点接触比单点接触接触区域面积大,接触应力小。相关研究对于提高新型内啮合齿轮传动副的接触特性和力学性能具有重要的理论意义和参考价值。

为探究内啮合齿轮传动的热弹流润滑特性,考虑多种齿轮传动类型及不同变位系数和的影响,建立了内啮合齿轮传动的热弹流润滑模型,分析了内啮合齿轮系统的热弹流润滑特性。结果表明,与其他齿轮传动类型相比,对于采取变位的内啮合齿轮传动系统,当实现正传动时,其润滑效果最佳,在啮合轮齿间可以形成较厚的润滑油膜,摩擦因数和油膜的最高温升最小,热胶合承载能力最强;当实现正传动时,适当增加内齿轮与行星齿轮的变位系数之和,可以进一步改善内啮合齿轮齿面的润滑特性,但同时降低了油膜刚度。

本文分析内啮合齿轮泵从动轴及从动齿轮内套快速磨损的原因,根据分析结果改善润滑方式,对材质更换和部分结构进行改造,延长了备件使用周期。