准端面圆弧齿轮机械误差的动力学分析

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1、准端面圆弧齿轮机械误差的动力学分析第一章绪论1.1引言齿轮是一种能够相互唯合的有齿的机械零件，在迄今的实际生产中有着十分广泛的应用。大约在公元前2000年，中、外历史上就有关于使用齿轮的记载，在我国山西侯马东周晋国铸铜遗址中就曾经发掘出成套的齿轮陶范，其中有不同规格的4套，每个齿轮有8个齿而且中间有孔，这是迄今所知最古老的齿轮祷件。谈到齿轮的历史，不得不提及反映古代中国科学技术成就的指南车，这是古代中国人智慧的代表。指南车，据说在西周时就己经发明，但最早的准确记载是在三国时代。在11世纪末，人们便开始研究

2、能够准确传递运动的齿轮齿廓的形状⑴。18世纪，欧洲工业革命以后，齿轮传动开始在实际中广泛应用。在齿廊曲线形状方面，首先发展的是摆线齿廓，而后提出了渐开线形状齿廊。直到20世纪初，渐开线齿轮在实际生产应用中依然占有重要优势。随着近代工业产业的快速崛起，在重载、髙速的实际应用场合对齿轮的承载能力有了更高的要求，对于渐开线齿轮，其接触方式是凸齿对凸齿，欲增强其承载能力，就必须通过增大齿轮基圆半径增大其齿面的综合曲率半径，但此方法不适合尺寸被限定旳场合，渐幵线齿轮的承载能力受到了限制；一对渐开线齿轮咱合时，离节点

3、越远的啮合点，两齿面间的滑动速度越大，这样不利于齿轮传动的平稳性以及传动效率。为了提高重载、高速齿轮传动机构的承载能力与平稳性传动，以适应现代工业生产的要求科学研究人员提出了圆弧形状的齿廓曲线，使凸齿圆弧齿廓与四齿圆弧齿廟咱合，增大了齿轮齿廓的曲率半径，提高了齿轮齿面的接触强度。然而，圆弧齿轮的承载能力对齿面接触位置的敏感性大、加工工艺复杂。为了降低圆弧齿轮对接触位置的敏感性以及加工制造方面的复杂性，结合法面双圆弧齿轮和端面双圆弧齿轮的优缺点，段德荣教授提出了准端面双圆弧齿轮。准端面双圆弧齿轮的端面齿廓接

4、近圆弧曲线，使其对哨合点位置的敏感性降低，而且用一把端面双圆弧齿轮滚刀加工出不同螺旋角的双圆弧齿轮，降低了加工工艺的复杂性。1.2国内外圆弧齿轮的研究状况综述1.2.1国外动态圆弧齿轮的最早设想是由英国人Humphris在1907年提出的。20年后法面圆弧齿形旳斜齿轮由瑞士人威尔德哈泊（E.JL.HOBMKOB)建立了有关圆弧齿轮的强度计算公式并说明了其啮合原理，并且使圆弧齿轮得到了工业上的应用。1960年10月，在国际齿轮会议上，以对圆弧齿轮的研究做出卓越贡献的两位科学家的名字命名：S软件概述.....

5、.....515.2Pro/E和ADAMS的数据交换..........525.3ADAMS中的接触碰撞力..........555.4双圆弧齿轮动力学模型的创建与仿真..........565.5本章小结..........63第五章机械误差对圆弧齿轮传动的仿真分析5.1ADAMS软件概述5.1.1ADAMS软件当前，ADAMS软件己被全世界众多行业的主要生产商所使用。与其余CAD/CAM类型软件比较，ADAMS拥有较强的运动学与动力学仿真分析能力，拥有广阔的市场应用空间。在当今ADAMS主要在智能机器

6、人、车辆工程、工程机械、航空制造以及装备制造等领域存在着广泛的应用。ADAMS软件将用户操作界面与强大的仿真分析功能相互结合，操作方便而且直观。ADAMS软件通过交互式的图形处理环境与零件库、约束库和作用力库构建系统的三维仿真模型，其求解器的运算是基于拉格郎日方程的方法，可以对刚体或柔性体进行运动学和静力学分析以及线性与非线性的动力学分析。后处理模块可以输出速度、角速度、加速度和作用力、反作用力等曲线，仿真的结果设置为曲线图形与动画。ADAMS软件的运动仿真可用来测量系统的运动范围、性能指标、碰撞仿真、峰

7、值与载荷等。结论本文以圆弧齿轮的齿面共轭原理为基础，计算得到准端面双圆弧齿轮端面齿廓方程，利用Pro/ENGINEER软件构建了准端面双圆弧齿轮的参数化模型，基于ADAMS软件对不同机械误差下的准端面双圆弧齿轮进行了动态接触仿真，将仿真结果与理论推导做出对比和分析。1、根据圆弧齿轮的齿面共轭原理以及双圆弧齿轮的基准齿形，推导出准端面双圆弧齿轮通用端面齿廓表达式。通过广与怂的关系变化可以分别得到法面、端面、准端面双圆弧齿轮的通用端面齿廓表达式。2、根据准端面双圆弧齿轮的通用端面齿廓表达式，利用Pro/ENG

8、INEER软件建立了准端面双圆弧齿轮的参数化模型，在不断调整参数值的基础上对模型进行参数化装配，可以得到不同机械误差下准端面双圆弧齿轮的啮合模型。3、基于机械误差及传动误差的理论表达式，推导出在存在螺旋角误差以及轴线的平行度误差的情况下真结果进行了分析。为以后准端面双圆弧齿轮的动力学研究奠定了基础。