航空弧齒錐齒輪的嚙合特性分析及齒面設計研究.pdf

1、弧齒錐齒輪因具有傳動平穩(wěn)、承載能力強、結構緊湊等優(yōu)點，被廣泛應用于航空領域的傳動中，作為航空發(fā)動機附件傳動裝置的關鍵部件，其嚙合質量對系統(tǒng)的影響至關重要。齒面印痕和傳動誤差是評價嚙合質量的關鍵指標，本文針對航空用弧齒錐齒輪，借助于輪齒幾何接觸分析（Tooth Contact Analysis，TCA）、承載接觸分析（Loaded TCA，LTCA）等計算機仿真方法和試驗測試手段，開展了高階傳動誤差曲線的加工參數(shù)設計、嚙合性能分析以及考慮

2、齒面印痕偏移的小輪齒面再設計等一系列研究工作，形成軟件系統(tǒng)并將其應用于航空產品的開發(fā)與試制。
　　論文主要成果如下：
　?。?）研究了弧齒錐齒輪小輪加工參數(shù)的逆向求解問題。已知小輪數(shù)值齒面，建立最小二乘法優(yōu)化模型，采用基于置信域策略的L-M（Levenberg-Marquardt）迭代算法反求相應的小輪加工參數(shù)。該算法為高階傳動誤差設計的小輪齒面主動修形技術提供了應用基礎。
　?。?）研究了弧齒錐齒輪傳動誤差的設計方法

3、。一、在局部綜合法的基礎上，進行了二階拋物線傳動誤差的優(yōu)化設計；二、基于假想大輪加工小輪的概念，提出了小輪齒面的主動修形設計，預置高階傳動誤差（四階拋物線、七階中凹型曲線）的設計參數(shù)，在與大輪完全共軛的小輪基準齒面上構建小輪修形齒面，采用上文所述的逆向求解算法反求小輪加工參數(shù)；三、在二階拋物線傳動誤差的基礎上，提出了高階傳動誤差（七階中凹型曲線）設計的變性系數(shù)修正法，直接控制高階傳動誤差曲線上的設計嚙合點，建立約束方程組，通過求解非線性

4、方程組獲得各階變性系數(shù)，而其余加工參數(shù)仍與二階拋物線傳動誤差設計相同。
　?。?）研究了弧齒錐齒輪不同類型傳動誤差齒面的嚙合性能。在設計重合度、傳動誤差曲線下端幅值大體相同的前提下，定量比較了二階、四階及七階設計的齒輪副動態(tài)性能和強度性能。計算結果表明，輕載條件下四階設計的振動較小，而工作載荷下七階設計有更好的動態(tài)性能。相對于二階設計，工作載荷下四階、七階設計均可以降低最大齒面接觸應力和最大齒根彎曲應力的數(shù)值。
　?。?）研

5、究了基于齒面印痕偏移的弧齒錐齒輪當量安裝錯位反求和小輪齒面再設計。首先分析了可導致相同齒面印痕的不同安裝錯位組合之間的關系；然后提取齒面印痕的數(shù)字化特征，以逼近齒面接觸跡線為目標，通過優(yōu)化方法高精度地反求與齒面印痕匹配的當量安裝錯位；最后采用二階拋物線傳動誤差的優(yōu)化設計方法，在此錯位下重新計算小輪加工參數(shù)。
　?。?）對弧齒錐齒輪的嚙合性能進行了試驗驗證。完成了二階、四階及七階設計的齒輪副切齒、滾檢、印痕發(fā)展及箱體振動加速度測試等