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螺旋锥齿轮作为相交轴传动的基础元件,因其重合系数大、噪音小等优点而广泛应用于航空和车辆的动力传输中。格里森(Gleason)齿制的螺旋锥齿轮以局部共轭法为设计原理,采用了工程近似方法,加工出来的齿廓并非为理想的球面渐开线。原理性误差、刀具误差以及安装误差,导致了锥齿轮产生一系列接触问题,故接触区的求解和修正一直是国内外研究的重点。 齿面接触分析(TCA)技术是获得齿面接触区一种主要方法,模型精度对其分析结果有着直接影响。针对仿真建模精度较低无法应用于TCA分析的缺陷,提出了齿面重构与优化方法。同时,为突破Gleason齿制的原理性误差,有必要对球面渐开线齿形的设计理论作深入研究。 基于现有的TCA基本思想,通过分析以局部共轭原理为基础的螺旋锥齿轮的点啮合齿面设计模型,对接触区求解算法进行了相关研究,可归纳为以下几个方面: 1.建立了螺旋锥齿轮数学模型。首先,基于齿轮啮合原理和加工方法建立刀具数学模型;再利用空间坐标变换原理(Enler-Rodrigues),分别详细推导了展成法加工的大轮数学模型以及刀倾法加工的小轮数学模型。 2.改进了接触迹的求解算法。分析了接触点传统求解算法的一些不足,对未知量进行显示表达,减少了求解非线性方程组的数目以提高算法的稳定性;以齿面边界为搜索区间,基于MATLAB仿真平台验证了算法的正确性。 3.提出了接触区求解的一种新算法。通过分析局部接触区(瞬时接触椭圆)和整个齿面接触区(接触斑迹或接触区)的几何形貌,提出了以接触迹为接触区的长轴、局部接触区长轴为短轴的新思路;在求解瞬时接触椭圆长轴时,指定接触迹为搜索梯度方向,是确定瞬时接触椭圆长轴方向和大小的一种新算法。 最后,对齿轮行业中常采用的滚检法(V-H法)作了一些基础理论研究,总结了安装距(H)和偏置距(V)对齿面接触区的影响规律。