小傾角船用齒輪箱交錯(cuò)軸傳動(dòng)特性研究.pdf

1、課題來源于“十一五”國家科技支撐計(jì)劃課題“高速、重載、精密機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”子課題“船用齒輪關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化(2006BAF01B07-02)”。
　　 小傾角船用齒輪箱采用漸開線變厚齒輪空間交錯(cuò)軸傳動(dòng),實(shí)現(xiàn)主機(jī)的倒車運(yùn)動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用中,小傾角漸開線變厚齒輪空間傳動(dòng)接觸方式理論上為點(diǎn)接觸,大大限制其承載能力,導(dǎo)致齒面頻繁破損,使用壽命低,振動(dòng)噪聲高等關(guān)鍵技術(shù)問題。論文針對(duì)上述問題結(jié)合小傾角船用齒輪箱的特點(diǎn),從可實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)軸線

2、接觸的小傾角空間變厚齒輪傳動(dòng)嚙合理論出發(fā),對(duì)小傾角船用齒輪箱交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)嚙合理論,幾何設(shè)計(jì)方法,輪齒加工制造,嚙合特性以及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性等關(guān)鍵技術(shù)展開研究,對(duì)于提高小傾角船用齒輪箱承載能力、減小振動(dòng)噪聲、提高使用壽命具有重要的意義。
　　 論文的主要內(nèi)容如下:
　　 ①基于空間局部共軛嚙合理論,對(duì)小傾角船用齒輪箱空間交錯(cuò)軸變厚齒輪傳動(dòng)節(jié)圓錐嚙合理論進(jìn)行了研究;推導(dǎo)交錯(cuò)軸變厚齒輪傳動(dòng)空間點(diǎn)接觸到線接觸的轉(zhuǎn)變計(jì)算條件,提出考

3、慮線嚙合條件的傾角船用齒輪箱交錯(cuò)軸漸開線變厚齒輪直接設(shè)計(jì)法與間接設(shè)計(jì)法,研究幾何設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)嚙合齒面主方向夾角與法面齒形角系數(shù)的影響,表明軸交角與節(jié)錐角對(duì)其有較大影響,但刀具齒線傾斜角對(duì)其影響較小;采用假想齒條刀具對(duì)漸開線變厚齒輪滾削加工過程進(jìn)行理論推導(dǎo),建立小傾角船用齒輪箱三維實(shí)體模型。
　　 ②基于空間齒輪嚙合原理和有限單元法,建立基于載荷與安裝誤差耦合作用下的小傾角船用齒輪箱交錯(cuò)軸齒輪傳動(dòng)嚙合模型,對(duì)其接觸特性進(jìn)行分析,研究

4、外載荷,中心距誤差、軸交角誤差和齒輪軸向位置誤差對(duì)其嚙合印痕、嚙合剛度、傳動(dòng)誤差、嚙合位置以及嚙合線方向的影響規(guī)律;結(jié)果表明嚙合主方向角、外載荷、軸交角誤差及中心距誤差對(duì)嚙合特性有較大影響,但齒輪軸向位置誤差對(duì)嚙合特性影響較小,同時(shí)隨嚙合主方向角的減小,齒輪副的嚙合特性對(duì)安裝誤差的敏感度增加。
　　 ③基于空間接觸理論和嚙合原理,推導(dǎo)小傾角船用齒輪箱交錯(cuò)軸變厚齒輪傳動(dòng)等效滑動(dòng)摩擦系數(shù)公式,考慮輪齒時(shí)變嚙合剛度,時(shí)變傳動(dòng)誤差、時(shí)變

5、旋轉(zhuǎn)半徑、時(shí)變摩擦系數(shù)建立小傾角船用齒輪箱系統(tǒng)耦合非線性動(dòng)力學(xué)模型,采用變步長Runge-Kutta法和隱式直接積分法(Implicit dynamic analysis using directintegration)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行求解,獲得系統(tǒng)響應(yīng)的升頻域、時(shí)域分布,相圖以及Poincaré截面圖;研究了嚙合主方向角,外載荷以及安裝誤差對(duì)齒輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響規(guī)律,表明嚙合主方向角,外載荷,軸交角誤差及中心距誤差對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性有