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一种新式圆弧啮合齿轮的研发分析

  圆弧半径及圆心位置对于上述齿厚计算公式,通过分析可以看出:在齿顶高ha已确定时,若压力角增大,为使得齿顶厚Sa不变,则圆弧半径a增大;若压力角减小,则圆弧半径a减小。齿顶高ha不变时,若压力角增大,为使得圆弧半径a不变,则齿顶厚减小;压力角减小,则齿顶厚增大。所以,在齿高一定时,压力角、圆弧半径和齿顶厚的大小存在相互依存的关系。压力角大,齿顶较窄而齿根较厚,弯曲强度较好。相反,压力角小,具有较大的齿面相对曲率半径,其齿面接触强度较高。更主要的一点,压力角的大小,决定齿轮的形状,合理的齿形设计,应使整个齿廓接近于内接抛物线形状(等强度梁轮廓)。

  使整个齿面沿齿高的弯曲应力趋向接近。应该避免齿廓顶部和根部齿厚相接近的形状。还应指出,压力角的大小直接影响齿面受力情况。压力角增大,圆周力减小,有效分力减小,效率低。同时,齿面径向分力大,增大了轴承的负荷,影响轴承的使用寿命。

  齿宽由于此纯滚动齿轮为点啮合制齿轮,所以齿轮的端面重合度为零,齿轮的连续运动靠齿轮的轴向重合度来保证。为纯滚齿轮的节圆柱面展开。为节圆纯滚齿轮节圆柱面展开图柱的螺旋角。细斜线部分为轮齿,空白部分为齿槽。从动轮轮齿的前端面的点C处开始啮合,转到后端面的点D时脱离啮合,完成了一对齿的啮合过程。

  啮合传动动态仿真计算机仿真只需在端面内进行,这是因为端面内相啮合齿廓无相对滑动的一对平行轴斜齿轮或曲齿轮就是一对纯滚齿轮。仿真条件和参数为:端面模数为m=3mm的一对齿轮,齿数分别为z1=23和z2=56,齿廓半径是29m的凸圆弧,齿顶高为0.3m,齿根高为0.5m,压力角为20。

  本文基于齿轮实现纯滚啮合的原理,构造了新型的圆弧纯滚动啮合齿轮,即让圆弧齿轮的轮齿实体窄于具有相同分度圆齿厚的渐开线斜齿轮的轮齿实体,理论分析和计算机仿真均证明了本文所述新型的圆弧纯滚动齿轮啮合理论的正确性。此外,还给出了齿轮的基本参数的确定方法和估算参数的有关公式。本文的数据可为实际的齿轮生产设计作参考。

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