圆弧齿轮研发现状

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/2/8,#,圆弧齿轮研发现状,郑州机械研究所 研究员,刘世军,一、圆弧齿轮啮合原理,二、新齿制和新齿形,三、圆弧齿轮轮系,四、弯曲和接触应力分析,CAE,五、圆弧齿轮现代设计方法,CAD,六、圆弧齿轮先进加工技术,七、圆弧齿轮精度及测量技术,前言,1922,年,Vickers-Bostock-Bramley,提出,VBB,齿轮，,1926,年,Eruest Wildhaber,提出法面圆弧齿轮。之后，前苏联、英国、美国、日本、印度和我国都先后进行了圆弧齿轮的研究试验工作。,1960,年在德国,Essen,召开的国际齿轮会议，以圆弧齿轮为中心议题。在,70,年代中期以前我国主要研究应用单圆弧齿轮，从,60,年代中期我国又开始研究双圆弧齿轮，但进入实际性的研究、试验和应用是在,1975,年以后。在“六五”、“七五”期间，我国对高速双圆,弧齿轮进行了大量研究。完成了“高速双圆弧齿轮降低噪声的研究”、“提高双圆弧齿轮在高速重载齿轮传动中承载能力的研究”等课题。,1990,年代后期，郑州机械研究所、太原理工大学和中信重机完成了“渗碳硬化双圆弧齿轮超硬加工技术研究”课题。郑州机械研究所完成了“新型高参数双圆弧齿轮箱关键技术研究”课题。国内学者就双圆弧齿轮的啮合原理、齿形优化、双圆弧齿轮传动优化、动态特性及磨齿原理等方面进行了研究，都得出很多可喜成果。,一、圆弧齿轮啮合原理,2003,年卢贤缵、尚俊开出版了,圆弧齿轮啮合原理,专著，用齿条成形面在范成运动中形成点接触共轭传动，论述了圆弧齿轮传动共轭原理、圆弧齿轮各种加工方法和刀具设计理论和圆弧齿轮测量理论。,1997,年，美国芝加哥伊利诺斯大学的,Faydor L,，,Litvin and Jian Lu,发表了,New Methods for Improved DoubleCircular-Arc Helical Gears,(1)The geometry of double circular-arc helical,pinion and gear applied in external and internal gear drives,(2)New methods for generation of the,aforementioned gear drives with a low level of transmission errors,(3)Methods of grinding of double circular-arc pinion and gear,(4)Computerized simulation of meshing and contact of the previously discussed gear drives,邓力根据齿轮啮合原理，采用双自由度包络法，由双圆弧齿轮滚刀的齿面方程推导,出齿轮齿面方程。,二、新齿制和新齿形,常彦伟 段德荣“通用双圆弧齿轮齿形计算分析系统”基于圆弧齿轮的形成原理和啮合原理，建立了适用于各类双圆弧齿轮的齿形和其滚刀齿形的计算分析系统，该系统为改善圆弧齿轮对中心距误差的敏感性而确立圆弧齿轮的合理齿形提供了一种方法。,张静 王铁“双圆弧齿轮齿形参数的模糊优化”利用三维有限元方法和模糊优化设计方法，综合考虑优化模型中设计参数及,约束条件，影响因素的随机性和模糊性，建立了双圆弧齿轮齿形参数优化的数学模型，并结合实际算例进行了分析。,吴洁 蔡春源“基于跑合性能的双圆弧齿轮齿形参数优化设计”通过对双圆弧齿轮达不到理想跑合状态的分析，运用了摩擦磨损学原理，建立了双圆弧齿轮的跑合数学模型，对其进行了接触有限元优化计算，使其在保证具有等弯曲强度的条件下，获得了优化双圆弧齿轮的齿形参数，最后通过双圆弧齿轮跑合性能的对比试验，证明优化的齿形参数具有良好的跑合性能。,贾毅 邵家辉“双向圆弧齿轮传动概述”提出了一种新型双重凸凹啮合圆柱齿轮传动双向圆弧齿轮传动。在分析目前广泛应用的双圆弧齿轮传动的不足之处后，阐述了双向圆弧齿轮传动设计的基本思想和这种齿轮传动的优点。,段德荣 常彦伟“准端面双圆弧齿轮及其齿面方程”叙述了准端面双圆弧齿轮的形成原理，推导出了这种齿轮的通用齿面方程。通过端面齿廓图谱的分析，经与目前广为采用的法面圆弧齿轮以及理想的端面圆齿轮的对比，指出了准确面圆弧齿轮在克服,法面圆弧齿轮传动接触区位置对误差敏感性方面所具有的独特优点。,刘世军 陈渊“,ZY-l,型硬齿面双圆弧齿轮齿形设计”给出了中外现有硬齿面双圆弧齿轮齿形，分析总结了前人在硬齿面双圆弧齿轮齿形设计方面的工作；在此基础上，设计出针对齿面硬度大于,58HRC,，适用于低速重载齿轮传动的刮齿、磨齿双圆弧齿轮新齿形。,潘华平 钱瑞明“新型圆弧纯滚动啮合齿轮传动的设计”针对现有普遍应用的共辊曲线齿轮传动由于存在相对滑动而导致的一系列,不良后果，,详,详细阐述了,一,一种新型圆,弧,弧纯滚动啮,合,合齿轮的齿,廓,廓实现方法,，,，并给出了,各,各基本参数,的,的确定原则,，,，并通过计,算,算机仿真对,本,本文理论和,方,方案作了验,证,证。,唐伟“变圆,弧,弧齿轮的形,成,成原理及特,性,性”提出了一类,变,变圆弧齿轮,。,。利用偏差,函,函数法，给,出,出了齿廓的,完,完整构造过,程,程，证明了,它,它满足齿廓,啮,啮合基本定,律,律；推导了,齿,齿廓方程，,讨,讨论了变圆,弧,弧齿轮的特,性,性，给出了,变,变圆弧齿廓,的,的实例；这,种,种齿轮具有,较,较高的承载,能,能力，特别,便,便于高速、,高,高精度数控,加,加工。,三、圆弧齿,轮,轮轮系,NGW,卢贤缵已作,出,出实物，没,有,有相关报道,。,。,在国内，辛,洪,洪兵等人是,较,较早开始研,究,究圆弧齿廓,谐,谐波齿轮传,动,动理论的。,辛,辛洪兵、何,惠,惠阳等提出,谐,谐波齿轮传,动,动不变啮合,矩,矩阵，用数,值,值方法证明,了,了谐波齿轮,传,传动采用圆,弧,弧齿廓的合,理,理性，为进,一,一步研究圆,弧,弧齿廓在谐,波,波齿轮传动,中,中的应用奠,定,定了理论基,础,础。辛洪兵,计,计算出柔轮,采,采用圆弧齿,廓,廓时刚轮与,之,之共轭的理,论,论齿廓，通,过,过用啮合圆,弧,弧对其进行,逼,逼近，得到,了,了啮合误差,的,的变化规律,。,。,曾世强、杨,家,家军等对双,圆,圆弧齿形谐,波,波齿轮传动,进,进行了运动,特,特性分析，,计,计算了双圆,弧,弧谐波齿轮,传,传动的啮合,弧,弧长与侧隙,，,，从理论上,论,论证了双圆,弧,弧齿形良好,的,的工作性能,。,。,天津职业,技,技术师范,学,学院承担,的,的“圆弧,齿,齿,2K-V,型传动的,CAD,开发研究,”,”，实现,了,了对圆弧,齿,齿,2K-V,型行星传,动,动装置结,构,构的参数,化,化,CAD,设计，并,研,研制出了,样,样机。试,制,制和试验,表,表明，这,种,种传动装,置,置体积小,、,、传动比,大,大，具有,高,高刚性、,高,高承载能,力,力、高传,动,动效率和,高,高传动精,度,度等特点,。,。,四、弯曲,和,和接触应,力,力分析,CAE,应用各种,先,先进软件,对,对圆弧齿,轮,轮进行建,模,模，用有,限,限元和边,界,界元分析,接,接触应力,和,和齿腰齿,根,根弯曲应,力,力。,张秀亲,李,李瑞斌,张,张应顺“,双,双圆弧齿,轮,轮轮齿弯,曲,曲应力的,研,研究”,用,用三维边,界,界元法对,GB1275991,双圆弧齿,轮,轮的轮齿,弯,弯曲应力,进,进行了分,析,析计算，,并,并在此基,础,础上得出,齿,齿根应力,与,与法向载,荷,荷之间、,齿,齿腰应力,与,与法向载,荷,荷之间、,齿,齿根应力,与,与当量曲,率,率半径之,间,间及齿腰,应,应力与当,量,量曲率半,径,径之间的,关,关系曲线,研究表,明,明，大螺,旋,旋角,或小载荷,时,时，齿腰,应,应力大于,齿,齿根应力,因此，,齿,齿腰应力,也,也是关键,环,环节，需,受,受到重视,.,李金莲“,双,双圆弧齿,轮,轮凸、凹,齿,齿同时加,载,载的齿腰,弯,弯曲应力,”,”根据任,意,意转角位,置,置的双圆,弧,弧齿轮齿,廓,廓数学模,型,型，运用,Pro/E,软件构建,了,了双圆弧,齿,齿轮模型,，,，首先分,析,析比较了,仅,仅在凸齿,处,处加载和,在,在凸、凹,齿,齿处同时,加,加载两种,不,不同加载,方,方式时的,齿,齿腰弯曲,应,应力，然,后,后在轮齿,的,的凸、凹,齿,齿处同时,加,加载，对,齿,齿腰处的,弯,弯曲应力,进,进行了有,限,限元分析,，,，得出了,双,双圆弧齿,轮,轮齿腰弯,曲,曲应力与,螺,螺旋角、,模,模数、齿,数,数的关系,曲,曲线。,赵宁 谢,咏,咏君 郭,辉,辉“基于,热,热弹耦合,的,的双圆弧,齿,齿轮接触,特,特性研究,”,”为了探,讨,讨高温重,载,载条件下,双,双圆弧齿,轮,轮的工作,性,性能、为,热,热弹耦合,作,作用下双,圆,圆弧齿轮,疲,疲劳寿命,的,的预测提,供,供分析数,据,据，对热,弹,弹耦合场,下,下的双圆,弧,弧齿轮进,行,行接触特,性,性研究。,采,采用,Pro,E,与,ANSYS,联合建模的,方,方式，建立,双,双圆弧齿轮,三,三维有限元,热,热弹耦合模,型,型。利用,ANSYS,间接耦合方,法,法，在瞬态,热,热分析求得,温,温度场的基,础,础上，在结,构,构分析中定,义,义接触对，,采,采用稳态分,析,析方法进行,接,接触分析，,求,求得热弹耦,合,合作用下的,接,接触区域、,接,接触应力和,弯,弯曲应力。,与,与非耦合场,下,下的分析结,果,果进行了比,较,较。,张华丽 陈,渊,渊 刘世军,“,“,ZY-1,型硬齿面双,圆,圆弧齿轮,20CrMnMo,材料的弯曲,疲,疲劳极限应,力,力研究”,采,采用高频脉,动,动试验方法,，,，单齿加载,形,形式进行弯,曲,曲疲劳试验,，,，结合,ZRCAEV2,0,有限元分析,，,，求出材料,为,为,20CrMnMo,的,ZY-1,型渗碳淬火,硬,硬齿面双圆,弧,弧齿轮弯曲,疲,疲劳极限应,力,力的理论值,，,，并将其用,于,于通用减速,器,器系列的承,载,载能力计算,。,。,陈殿华 商,桂,桂芝“基,于,于边界积分,方,方程法的圆,弧,弧齿轮强度,分,分析”提,出,出用边界积,分,分方程法,(boundaryintegral equation method,，,BIEM),进行圆弧齿,轮,轮强度分析,的,的设汁方法,。,。在,研究中依据,弹,弹性理论的,柯,柯西型积分,，,，建立适合,于,于各种载荷,作,作用轮齿不,同,同位置的齿,轮,轮强度分析,数,数学模型。,在,在理论方程,式,式建模中采,用,用间接式边,界,界积分方程,法,法，以应力,函,函数作为解,析,析对象，直,接,接求解齿轮,应,应力、轮齿,刚,刚度变形等,。,。,武宝林 邵,家,家辉“双圆,弧,弧齿轮的接,触,触疲劳极限,与,与安全系数,”,”探讨双,圆,圆弧齿轮接,触,触疲劳极限,的,的计算方法,。,。在试验基,础,础上，得到,调,调质,型,双,双圆弧齿轮,的,的接触疲劳,极,极限,，,并,并推荐了接,触,触强计算中,最,最小安全系,统,统的参考值,。,。,五、圆弧齿,轮,轮现代设计,方,方法,CAD,应用现代设,计,计方法，对,圆,圆弧齿轮传,动,动进行各种,优,优化设计。,李建霞 张,文,文信“基于,SolidEdge,的圆弧齿轮,计,计算机辅助,设,设计系统”,用,用,VB6,0,作为工具，,开,开发基于,SolidEdge,的圆弧齿轮,CAD,系统，实现,了,了圆弧齿轮,设,设计与校核,自,自动化以及,圆,圆弧齿轮设,计,计与绘图一,体,体化，提高,了,了设计的质,量,量和效率。,阎树田 赵,鹏,鹏飞 易湘,斌,斌“基于遗,传,传算法的双,圆,圆弧齿轮传,动,动的神经网,络,络优化设计,”,