面向功能需求的特殊齒廓主動設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、為了滿足傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的需求，齒輪問世;為了滿足傳動平穩(wěn)性的需求，外擺線齒輪應(yīng)運(yùn)而生;為了滿足制造精度高的需求，漸開線齒輪被人們所發(fā)明;為了滿足高承載能力的需求，圓弧齒輪在某些重載場合取代了漸開線齒輪……隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜曲線及曲面的制造成為可能，為了滿足齒輪傳動的某些功能需求，一些新型的、非標(biāo)準(zhǔn)的齒輪也相繼被提出。新型齒輪的設(shè)計(jì)方法各種各樣，有的是參考已有齒輪的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，有的是綜合幾種已有齒輪的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，有的是設(shè)計(jì)人員

2、突發(fā)奇想，將某種形狀的曲線作為輪齒齒廓，設(shè)計(jì)具有一定的盲目性，設(shè)計(jì)方法仍是采用常規(guī)的分析設(shè)計(jì)法。近年來，基于預(yù)定嚙合性能的齒廓主動設(shè)計(jì)逐漸被應(yīng)用在齒廓設(shè)計(jì)上，但沒有建立一套完整的設(shè)計(jì)過程模型。為此，本文分析了面向功能需求的齒輪的發(fā)展，探討了特殊齒廓的常規(guī)設(shè)計(jì)方法和主動設(shè)計(jì)方法的研究中存在的問題，在此基礎(chǔ)上，利用理論分析、計(jì)算機(jī)仿真和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，提出了一種面向功能需求的特殊齒廓主動設(shè)計(jì)方法，建立了該方法的設(shè)計(jì)過程模型，探討了該方

3、法的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并將該方法應(yīng)用到具體的設(shè)計(jì)之中。論文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)在介紹主動設(shè)計(jì)和功能需求概念的基礎(chǔ)上，介紹了面向功能需求的特殊齒廓主動設(shè)計(jì)的定義，給出了其設(shè)計(jì)理念，建立了面向功能需求的特殊齒廓主動設(shè)計(jì)的過程模型，為齒廓形狀的設(shè)計(jì)提供一個(gè)新視點(diǎn)和更廣闊的研究空間。
　　(2)為了滿足齒輪設(shè)計(jì)的自由性需求，以嚙合線函數(shù)為設(shè)計(jì)變量，提出一種基于給定嚙合線的齒廓主動設(shè)計(jì)方法，建立了基于給定嚙合線的齒廓主動設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模

4、型，并以數(shù)學(xué)中常見的拋物線和橢圓作為齒輪嚙合線，詳細(xì)說明了基于給定嚙合線的齒廓主動設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程。初步研究表明，通過改變拋物線和橢圓的參數(shù)很容易控制齒廓的形狀，從而改善齒輪的嚙合性能。
　　(3)為了滿足軋鋼機(jī)等重型機(jī)械、天文望遠(yuǎn)鏡等精密機(jī)械、食品機(jī)械等行業(yè)中齒輪的低磨損需求，以滑動系數(shù)為設(shè)計(jì)變量，提出了基于小滑動系數(shù)的齒廓主動設(shè)計(jì)方法，建立了基于小滑動系數(shù)的齒廓主動設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，并通過具體實(shí)例，系統(tǒng)地闡述了其設(shè)計(jì)過程，研究結(jié)果

5、對改善齒輪的磨損狀況具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　(4)為了滿足航空和汽車領(lǐng)域中齒輪的高平穩(wěn)性以及大重合度需求，以壓力角為設(shè)計(jì)變量，提出了基于壓力角的大重合度齒廓主動設(shè)計(jì)方法，建立了基于壓力角的大重合度齒廓主動設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，并通過具體實(shí)例，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的正確性。研究結(jié)果可為設(shè)計(jì)和制造出高平穩(wěn)性的特殊齒輪提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　(5)將利用面向功能需求的齒廓主動設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的特殊齒輪應(yīng)用于齒輪減速機(jī)和齒輪泵中，并在