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齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动型式。随着科学技术的不断发展和加工技术的不断提高,对齿轮的要求也不断地提高,齿轮正向着高精度、高速度、高效率、重载荷、低噪声、低成本方向发展。点线啮合齿轮是一种新型齿轮传动,它不改变渐开线滚刀和滚齿机,只是对齿轮进行大的变位加工,滚切出小齿轮为凸齿廓,大齿轮为凹齿廓,使得它具有渐开线齿轮制造容易与可分性的优点,又具有圆弧齿轮强度高的特点,而且噪声低,效率高等特点。 本文详细介绍了点线啮合齿轮的特点,齿廓曲线方程的建立,几何尺寸计算,齿轮测量计算,螺旋角β的选择等。由于点线啮合齿轮的变位系数不在渐开线齿轮变位系数选择的封闭图中,还着重研究了点线啮合齿轮封闭图的制定,参数选择的范围,参数对封闭图的影响,这样在设计时能正确选择螺旋角β和变位系数x2,以致于不会由于参数选择不当,产生严重干涉,导致无法正常工作,或者齿厚太薄造成齿轮强度不足等问题,并编制了一套点线啮合齿轮设计分析软件和齿廓动态图形仿真软件。 本文还运用了弹性共轭曲面原理,以及数字曲面、曲线的求解理论与方法,数字化曲面、曲线,构造一个整体上具有二阶连续导数的三次样条插值函数,按照曲线运动过程中的弹性共轭关系和条件,建立求极小值的数学规划模型,应用优化算法,计算得到齿轮在啮合过程中各个位置弹性共轭数字曲面、曲线的接触迹。同时计算出各个位置的接触面积,接触位置,载荷的分配,啮合角的大小等参数。并把同参数的渐开线齿轮与点线啮合齿轮进行齿根弯曲应力比较分析,点线啮合齿轮比渐开线的齿根弯曲强度提高11.7%,与试验数据很接近,这为点线啮合齿轮强度设计提供了理论依据。 最后还对点线啮合齿轮单点线、双点线中硬齿面的齿轮与渐开线齿轮进行台架对比试验,由实验数据分析可知:点线啮合齿轮减速器的效率可以达到96%以上,最高可达97%;接触强度比渐开线齿轮提高1.6倍;弯曲强度比渐开线提高10%以上;噪声比渐开线相同条件下要下降5~10分贝。为点线啮合齿轮强度设计奠定了基础。