开题报告-曲线齿轮内三环减速器建模及性能研究

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1、选题意义在各类常见的传动机构屮应用最广的当属齿轮机构，常见于各种机器及仪表当屮，比如各类工程机械装置、汽车、飞机等的传动系统。相比其他常见的传动系统，齿轮机构工作可靠、传递功率的范阖大、使用寿命较长、传动效率较高、结构紧凑。根据不同的区分原则，齿轮机构可以分为很多种类型，其屮应用最多的是圆形齿轮，常见的圆形齿轮机构主要有直齿圆柱轮、斜齿轮、人字齿轮、蜗杆和涡轮等，而且这些齿轮大都属于渐开线齿轮。传统的渐开线齿轮存在很多缺点，使它已难以适应口益向高速、重载和结构紧凑方向发展的要求。为了克服这些缺点，挖掘圆柱齿轮的承载能力，国内外的专家

2、、学者纷纷探索新型齿轮。最初，从齿廓方向入手，进行相关的探索，例如将渐开线齿廓改为圆弧齿廓、双曲线齿廓，以提高其接触强度，但经这种改变后的齿轮弯曲强度较低、易胶合而且敏感性更强，也不能适应发展的要求。因此，后来人们开始从轮齿齿线的形状着手进行齿向线的研究，将传统的直齿齿向线转变为圆弧曲线齿向线。在这种背景下，曲线齿轮（圆弧齿线圆柱齿轮）由此诞生，作为一种新型齿轮，曲线齿轮具有齿面接触强度和弯曲强度高、低噪声、无轴向力、传动平稳、使用寿命长、承载能力强、对轴线平行度误差适应性强等优点。但由于其发展吋间较短，所以关于它的研究还不够深入，

3、在工程应用也比较少。本研究将圆弧齿线圆柱齿轮应用在内三环减速器中，探索圆弧齿线圆柱齿轮的啮合性能、动态特性、强度以及振动等问题。在动力机和输出机构的机器都有减速器，它是一种降低转速或增大转矩的独立闭式的传动装置，在传递动力的过程中起着至关重要的作用。随着现代工业的发展，机械化和自动化水平不断提高，各工业部门需要大量的减速器，并要求减速器具有体积小、重量轻、传动比大、效率高、承载能力大、运转可靠以及寿命长等优点。减速器的种类虽然很多，但普通的圆柱齿轮减速器的体积大、结构笨垂；普通的蜗轮减速器在大传动比吋，效率较低；摆线针轮减速器虽能满

4、足以上提出的要求，但其成本高，需要专用设备制造；而少齿差行星减速器不但能满足以上要求，还可用通用刀具在插齿机上加工所采用的内、外齿轮，因而成本较低。渐开线少齿差行星齿轮传动因适用功率、速度范围广和复杂的工作条件，受到世界各国的广泛关注，成为世界各国在机械传动方面的重点研究方向之一。内三环减速器作为少齿差减速器的一个类别，它具有以下特点：传动比人,结构紧凑，单级速比11-99,两级速比30-594；可靠性高，传动采取功率分流,过载性好，齿轮失效概率低；效率高，温升低，单级传动可达92%以上，较人速比时，三环单级相当于其它类型减速器多级

5、传动；结构简单，维修性能好；寿命长，无交变载荷，支承轴承受力小，实现了纯扭矩输出。但是，现有的内三环减速器均采用的直齿圆柱齿轮，它具有直齿圆柱齿轮的缺点，在工程应用中存在不完美的地方。本研究将圆弧齿线圆柱齿轮应用在内三环减速器中，从圆弧齿线圆柱齿轮内三环减速器的三维建模、运动分析、静力学分析等方面，全方面探索圆弧齿线圆柱齿轮的应用以及这种新的传动系统技术性能。圆弧齿线圆柱齿轮应用在内三环减速器中这是本研究的最大创新点，在这致力于为我国传动系统的研究开拓新的天地。国内外研究现状概述上世纪初，普通渐开线齿轮承载能力不足的问题已凸显出来，

6、为了解决这一问题，人们加强了对于曲线锥齿轮的研究。最早的曲线锥齿轮是由美国的格里森公司(GleasonWorks)©[-制出来的，现在还有许多场合以格里森齿轮作为设计库中的标准齿轮引用。之后，随着格里森公司在螺旋锥齿轮方面的生产技术的高速发展和快速成熟，圆弧齿线又开始被尝试应用到圆柱齿轮上。上世纪40年代初，弧齿线圆柱齿轮这个概念是由日木的长谷川吉三郎第一个提出的，他将圆弧齿线应用到圆柱齿轮上，随后还设计出了对设计的齿轮进行切齿加工的机床。自20世纪60年代之后，来自日本山形大学的井上和夫、植松整三以及来自九州大学的石桥彰等人，分别

7、研究过通过磨齿、挤齿等方法来对曲线圆柱齿轮进行精加工。1975年美国专利(专利号3915060,MethodforCuttingPairedGearsHavingArcuateToothTrace)中介绍了对一对曲线圆柱齿轮副进行加工的方法，它具体的操作原理是是采用大刀盘圆拉切齿的原理，这在很大程度上提高了曲线圆柱齿轮副的加工精度和效率。进入21世纪，TsengRT和TsayCB等利用矢量法对弧齿线圆柱齿轮研究，推导了它的数学模型，并分析了该齿轮的接触特征等。在国内，自20世纪70年代末之后，中国学者先后对曲线齿轮在某些方面进行过一

8、定程度上的研究。狄玉涛在他就读哈尔滨工业大学硕士学位时的毕业论文(《弧齿线圆柱齿轮传动理论的研究》)中对曲线齿轮相关性质进行了一定的讨论；彭福华教授，曾经提出过采用圆拉法来加工曲线齿轮，通过该方法，一定程度上，在加工效率方面得到了很大