摘要
面齿轮传动作为一种新型的齿轮传动系统，相比于传统的锥齿轮传动，具有大传动比、承载能力强、能够分配扭矩以及对轴向安装误差不敏感等优点，正逐渐成为航空领域较先进的传动形式。由于齿形对齿轮传动性能起着决定性影响，而现行面齿轮设计技术大都选择对称齿廓形式，为了提高面齿轮的承载能力，增大有效齿宽，本文研究了一种任意轴交角传动且齿廓双侧压力角不等的非正交非对称面齿轮副。作为创新齿形设计，本文基于啮合原理、微分几何学、接触力学和弹性力学等理论，探索了非正交非对称面齿轮的结构特点、齿面修形、接触特性和啮合刚度，并通过有限元法加以验证。论文开展的工作如下： (1) 推导非对称插齿刀的两侧渐开线齿廓方程和啮合方程，建立非正交非对称面齿轮的插齿加工坐标系，并借助数据可视化软件对非正交非对称面齿轮的驱动侧齿面和从动侧齿面进行离散求解，建立完整齿面的数学模型，分析轴交角、压力角和变位系数对齿宽的影响。 (2) 基于蜗杆砂轮的磨削加工原理，设计抛物线型非对称齿条刀具，构建非对称金刚滚轮、非对称蜗杆砂轮的数学模型，经过多组共轭运动，推导出具有抛物线修形齿廓的非正交非对称面齿轮的齿面方程，并分析了不同修形参数对齿面形貌的影响。 (3) 考虑装配过程中存在的安装误差，包括轴交角误差、偏置误差以及面齿轮的轴向位移误差，对非正交非对称面齿轮进行齿面接触分析(TCA)和齿面承载接触分析(LTCA)，研究压力角、轴交角、抛物线参数对面齿轮接触特性的影响，使用有限元法计算不同压力角组合的面齿轮齿面接触应力和齿根弯曲应力。 (4) 基于网格划分技术将非正交非对称面齿轮和非对称小轮划分为八节六面体网格模型，在有限元软件中设置载荷和边界条件，计算出传动系统的法向接触力、传动误差和相对位移，分析非正交非对称面齿轮在不同载荷和安装误差下啮合刚度幅值及均值的变化。
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