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可調(diào)側(cè)隙變厚齒輪傳動(dòng)副結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析(本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)).doc

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可調(diào)側(cè)隙變厚齒輪傳動(dòng)副結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析(本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)),1緒論齒輪傳動(dòng)是近代機(jī)器中最常見(jiàn)的一種機(jī)械傳動(dòng),是傳遞機(jī)器動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種主要形式,是機(jī)械產(chǎn)品的重要的基礎(chǔ)零部件。它與帶、鏈、摩擦、液壓等機(jī)械傳動(dòng)相比,具有功率范圍大、傳動(dòng)效率高、圓周速度高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)尺寸小等一系列特點(diǎn)。因此,它已成為許多機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的傳動(dòng)部件,也是機(jī)器中所占比重最大的傳動(dòng)形式。...
編號(hào):66-94001大小:1.15M
分類(lèi): 論文>機(jī)械工業(yè)論文

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1 緒論

齒輪傳動(dòng)是近代機(jī)器中最常見(jiàn)的一種機(jī)械傳動(dòng),是傳遞機(jī)器動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種主要形式,是機(jī)械產(chǎn)品的重要的基礎(chǔ)零部件。它與帶、鏈、摩擦、液壓等機(jī)械傳動(dòng)相比,具有功率范圍大、傳動(dòng)效率高、圓周速度高、傳動(dòng)比準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)尺寸小等一系列特點(diǎn)。因此,它已成為許多機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的傳動(dòng)部件,也是機(jī)器中所占比重最大的傳動(dòng)形式。齒輪的設(shè)計(jì)與制造水平將直接影響到機(jī)械產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。由于齒輪在工業(yè)發(fā)展中的突出地位,致使齒輪被公認(rèn)為工業(yè)化的一種象征。
隨著現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用,齒輪技術(shù)有了飛速的發(fā)展,齒輪傳動(dòng)的形式也愈發(fā)豐富和多樣。在現(xiàn)代進(jìn)給驅(qū)動(dòng)及一些專(zhuān)用精密傳動(dòng)裝置中,要求提高運(yùn)動(dòng)精度、減小回程誤差的情況愈來(lái)愈多,也常常提出無(wú)間隙傳動(dòng)的要求。其中變厚齒輪具有傳動(dòng)精度高、剛性好、無(wú)振顫等顯著優(yōu)點(diǎn),利用其軸向串動(dòng)可方便地調(diào)整齒側(cè)間隙(理論上可消除間隙)、減小回差,能夠?qū)崿F(xiàn)平行軸、相交軸、交錯(cuò)軸傳動(dòng),近幾年來(lái)己在機(jī)械行業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1.1 變厚齒輪的國(guó)內(nèi)、外研究狀況
隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和高品質(zhì)產(chǎn)品需求,對(duì)傳動(dòng)精度和回差即齒側(cè)間隙提出了新的要求,如機(jī)床領(lǐng)域、起重運(yùn)輸、印刷機(jī)械、輕紡機(jī)械等對(duì)回差和振顫的嚴(yán)格要求,各國(guó)紛紛開(kāi)發(fā)各種形式的無(wú)間隙減速器或間隙可調(diào)的減速器,以便減小回差,實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)。
對(duì)于變厚齒輪的研究,國(guó)外開(kāi)始于50年代,在這方面,德國(guó)和日本走在了最前列,他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了很多種可調(diào)間隙的減速器。 德國(guó)的Alpha Getriebsbau GmbH公司從80年代初起專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)小間隙行星齒輪減速器,用于精密定位機(jī)構(gòu)、機(jī)器人等。Infrano公司生產(chǎn)的無(wú)間隙行星齒輪減速器包括與三個(gè)行星齒輪嚙合的中心齒輪和輸出導(dǎo)架,減速器特點(diǎn)是無(wú)間隙嚙合,輪齒帶有一些錐度,在行星齒輪的軸上有一碟形彈簧,產(chǎn)生壓向行星齒輪的軸向力。在運(yùn)轉(zhuǎn)載荷的作用下形成滿足傳動(dòng)要求所必須的齒輪輪齒嚙合間隙。其它還有各種各樣間隙可調(diào)的或無(wú)間隙的蝸輪一蝸桿減速器,如Leroy-Sourer公司生產(chǎn)的可調(diào)嚙合間隙的蝸輪減速器系列。
國(guó)內(nèi)對(duì)變厚齒輪的研究是從80年代開(kāi)始的。哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)與控制研究室(現(xiàn)在的特種傳動(dòng)智能設(shè)計(jì)及控制研究室)李瑰賢教授指導(dǎo)下的博士生吳俊飛在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃〔863計(jì)劃)資助下研制了一種可調(diào)隙新型RV減速器,該減速器采用一級(jí)漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)和一級(jí)少齒差內(nèi)嚙合變厚齒輪傳動(dòng),首次成功地將變厚齒輪應(yīng)用于RV減速器中,代替了一般RV傳動(dòng)中的擺線針輪,使得該減速器不僅具有傳動(dòng)比大、運(yùn)動(dòng)精度高、扭轉(zhuǎn)剛度大、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn),而且可以通過(guò)調(diào)節(jié)變厚齒輪的軸向位置改變齒輪的嚙合側(cè)隙,從而減小回差,實(shí)現(xiàn)精密傳動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)室陳小安教授和陳昶于2006年6月申請(qǐng)了可調(diào)側(cè)隙變厚齒輪傳動(dòng)副的發(fā)明專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)200610054346.5)。說(shuō)明書(shū)中指出,公知的齒輪傳動(dòng)的齒側(cè)間隙的控制方法和技術(shù)有:1)變齒厚斜齒輪傳動(dòng),在滾齒機(jī)上滾切斜齒輪時(shí),如果滾刀既沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也同時(shí)作微量的徑向進(jìn)給,將嚙合齒輪副的分度圓柱面制成帶有小錐度的圓錐面,可形成變齒厚斜齒輪,調(diào)整嚙合齒輪副兩齒輪在軸向的相對(duì)位置即可達(dá)到消除齒側(cè)間隙的目的。但嚙合齒輪副的分度圓為帶有小錐度的圓錐面,因此齒輪輪齒磨損后齒側(cè)間隙不能補(bǔ)償,同時(shí)加工時(shí)對(duì)齒輪的齒厚及齒距公差要求較嚴(yán)。文獻(xiàn)“變厚斜齒輪”(舒長(zhǎng)生《傳動(dòng)技術(shù)》2000年第4期p16—20)介紹了變齒厚斜齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了描述。2)雙齒輪錯(cuò)齒傳動(dòng),兩個(gè)齒輪參數(shù)相同的薄片齒輪與另外一個(gè)寬齒輪相嚙合構(gòu)成齒輪副。兩個(gè)薄片齒輪套裝在一起,通過(guò)彈簧使兩個(gè)薄片齒輪錯(cuò)位,分別與寬齒輪的齒槽左右側(cè)貼緊,消除了齒側(cè)間隙。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朥S5400672A提出的發(fā)明即是此類(lèi)型的雙齒輪錯(cuò)齒傳動(dòng)。在雙齒輪錯(cuò)齒傳動(dòng)類(lèi)型中,無(wú)論正向或反向旋轉(zhuǎn),都因分別只有一個(gè)薄片齒輪承受轉(zhuǎn)矩,所以承載能力受到限制,同時(shí)由于采用了彈性元件其傳動(dòng)剛度亦受到限制。這種調(diào)整法結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,對(duì)齒輪的齒厚和齒距要求相對(duì)較低。

1.2 現(xiàn)行的變厚齒輪的特點(diǎn)
變齒厚漸開(kāi)線齒輪(以下簡(jiǎn)稱(chēng)變厚齒輪)傳動(dòng)是漸開(kāi)線齒輪的一種情況。它的幾何特點(diǎn)是:在不同的端截面上,其齒形具有不同的變位系數(shù),就像漸開(kāi)線齒輪插齒刀的齒一樣。變厚齒輪有直齒和斜齒兩種。所謂直齒,是指輪齒有一個(gè)通過(guò)齒輪軸線的對(duì)稱(chēng)平面,其齒面則和斜齒輪一樣,是螺旋漸開(kāi)面。斜齒變厚齒輪則沒(méi)有這樣的對(duì)稱(chēng)平面,其齒厚中點(diǎn)連線為螺旋線。
變厚齒輪可以實(shí)現(xiàn)平行軸、相交軸和交錯(cuò)袖之間的傳動(dòng)。它可以通過(guò)軸向竄動(dòng)很方便地調(diào)節(jié)兩輪的側(cè)隙.故宜用于對(duì)回差要求嚴(yán)格的精密傳動(dòng)。此外,在交錯(cuò)軸傳動(dòng)的情況下,適當(dāng)選擇變厚齒輪的幾何參數(shù),可以使輪齒一側(cè)實(shí)現(xiàn)線接觸或近似線接觸,這是一般漸開(kāi)線交錯(cuò)軸斜齒輪所不能比擬的。
變厚齒輪副由于傳動(dòng)方式靈活,具有一般錐齒輪傳動(dòng)所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn):1)可以通過(guò)將變厚齒輪沿軸向調(diào)節(jié)而調(diào)整齒側(cè)間隙(理論上可以消除間隙),從而減小回差而保持傳動(dòng)比不變;2)理論上相交軸和交錯(cuò)軸變厚齒輪傳動(dòng)屬于空間點(diǎn)嚙合,但是可以根據(jù)包絡(luò)原理,利用加工修形的方法實(shí)現(xiàn)線接觸而提高承載能力,而錐齒輪純屬點(diǎn)接觸的空間嚙合,承載能力差;3)變厚齒輪插齒和滾齒都能加工,而錐齒輪則需要采用專(zhuān)用機(jī)床,加工及調(diào)整都相對(duì)復(fù)雜;4)變厚齒輪可以實(shí)現(xiàn)極小軸交角傳動(dòng),并且對(duì)加工誤差不敏感,而錐齒輪則不宜實(shí)現(xiàn)極小軸交角傳動(dòng);5)當(dāng)需要進(jìn)行硬齒面磨削加工時(shí),錐齒輪的加工難度大、磨削成本高,而變厚齒輪則相對(duì)容易,成本較低。

1.3切向變位的變厚齒輪的原理