对《斜齿渐开线齿轮球测齿厚公式的研讨》一文的商榷

对《斜齿渐开线齿轮球测齿厚公式的研讨》一文的商榷王克成（大连人民机器厂，庄河１１６４００）在《计量技术》１９９４年第６期上，《斜齿渐开线齿轮球测齿厚公式的研讨》［１］一文列举了几种常用资料给出的球心圆压力角ａｋ的三种计算公式（２）、（３）、（４）；由...

三自由度球齿轮的齿形支撑参数优化研究

在SLM成形过程中与新型球齿轮齿面接触的齿形支撑结构影响着齿面成形效果。文章采用Simufact仿真软件模拟了球齿轮SLM成形过程,使用BBD的响应曲面分析方法,以齿面平均变形量为评价指标,通过建立分析模型和参数优化,研究了齿顶宽,齿间隔和齿根宽3个齿形参数对齿面平均变形量的影响并确定了各因素的最佳水平。结果表明:各因素对平均变形量影响的显著程度为:齿顶宽>齿根宽>齿间隔。确定了最优齿形结构参数组合为齿顶宽1.0 mm,齿间隔0.71 mm,齿根宽1.0 mm,优化结果满足要求。

渐开线环形齿球齿轮传动原理与运动分析

介绍了一种新发明的球齿轮传动--渐开线环形齿球齿轮机构。与传统的Trallffa球齿轮相比,新型球齿轮一是采用了渐开线齿廓,二是轮齿在球面上呈环形连续分布,因而克服了离散齿球齿轮存在传动原理误差和难以加工这两个缺陷。首先介绍了这种新型球齿轮传动及其齿面的形成原理,以及派生出的另外一种新机构--球齿轮齿盘机构;为便于分析研究,对新型球齿轮传动的各部分名词术语进行了定义,然后分析了球齿轮机构的安装方式与结构特点以及球齿轮传动的啮合特点;给出了这种新型球齿轮机构的正确啮合条件和连续传动条件。还推导出这种新型球齿轮的齿面方程和啮合方程,理论结果证明了环形渐开线齿廓的共轭齿廓曲面仍然是环形渐开线曲面。利用方向余弦矩阵法分析了分别固联于主动球齿轮和从动球齿轮上两个动座标架之间的关系,通过旋转变换,分别推导出球齿轮机构和球齿轮齿盘机构的正、逆运动学模型,借助于行星轮系传动比计算方法求出了球齿轮行星传动中行星轮输出轴的偏转角与系杆框架偏转角之间的关系。

基于渐开线球齿轮的机器人柔性手腕结构与运动分析

介绍了一种基于渐开线环形齿球齿轮传动的机器人新型柔性手腕及其空间八杆驱动机构。该柔性手腕由六个球齿轮按特定规律串联而成,构成了一种多系杆的空间运动行星轮系机构。新型柔性手腕具有3自由度,可实现全方位偏摆运动和自旋运动,任意方位最大偏摆角可达126°,其运动性能明显优于著名的Trallffa柔性手腕。介绍了多个球齿轮的串联结构型式,分析了新型柔性手腕的结构特点和动作原理。对驱动机构进行了可动性分析,建立了驱动机构的运动学模型。分别进行了手腕偏摆运动分析和自旋运动分析,利用Denavit-Hartenberg方法确定了六个球齿轮的位姿矩阵,推导了手腕输出轴偏摆角与第一级系杆框架偏摆角之间的关系,并求出了输出轴末端的坐标参数方程,建立了自旋运动正、逆问题运动学模型。上述驱动机构和柔性手腕的运动学分析模型成为设计控制系统的依据。

渐开线球齿轮及范成法加工方案研究

在球冠面上分布着一道道环形齿廓而形成的球齿轮是一种新型齿轮。球齿轮机构可用来传递空间球面运动。为推广应用,有必要对球齿轮的加工进行研究。本文在分析球形齿轮的形状特性的基础上,将常规齿轮的范成法加工原理推广应用到球齿轮的加工上,从而形成球齿轮的范成加工方法。在应用范成法的前提下,设计了车削加工与铣削加工方案,并具体设计了一套球齿轮车削加工装置。

渐开线环形齿球齿轮的几何建模及其齿面方程研究

球齿轮的几何模型及其齿廓曲面方程是对其进行实体建模、有限元分析、齿廓曲面特征分析、运动学及其动力学分析等的基础,但目前相关的研究工作没有深入进行。从渐开线环形齿球齿轮的形成原理出发,提出了一种不同于文献[1]的几何模型构建方法;详细研究了各分块齿侧曲面及其母线在统一中心直角坐标系下的参数方程,导出了各分块曲面的参数方程,所得各项研究结果对相关研究的进一步深入展开具有重要参考意义。

安装误差对球齿轮姿态调整机构指向精度的影响分析

球齿轮是两自由度齿轮传动机构,将其应用于星载天线姿态调整机构具有结构紧凑、承载能力大等优点,安装误差是影响其指向精度的重要因素之一。在对球齿轮指向机构进行运动分析和啮合模型推导的基础上,建立了球齿轮机构的指向误差模型。分析计算了不同安装误差对其输出轴指向误差的影响。研究结果对球齿轮姿态调整机构的实际应用具有理论指导意义。

基于球齿轮的新型轮腿复合式移动平台设计研究

复合式移动系统是当前移动机器人研究的热点之一。总结了已有的一些轮-腿复合式移动系统的研究成果及结构特点,提出一种基于球齿轮机构的新型轮-腿复合式移动平台的结构设计方案,这种新型移动平台的轮腿机构具有不同于已有轮-腿复合式移动系统独特的运动特征,在结构上可实现"轮"、"腿"的真正融合,使得平台具有轮式、腿式和轮-腿复合三种移动模式,可实现直行、斜行、小半径转弯甚至原地转弯等多种运动姿态。对轮腿机构进行了计算机虚拟模型运动仿真研究,并对平台样机进行了姿态调整实验,结果表明这种新型移动平台能够实现设定的多种复杂运动姿态。

基于球齿轮传动的星载天线定位机构星间通信运动学研究

建立了基于球齿轮齿盘啮合传动的星载天线定位机构(PMSG)在星间通信过程中的运动学模型,研究了其运动学特性。分别建立PMSG自身运动学模型和卫星运动学模型,在此基础上建立星载PMSG的运动学模型。结合星间通信特点,以两颗中轨卫星为例对PMSG的运动学特性进行了仿真研究。仿真结果验证了文中建立的理论模型,得到了PMSG指向变化规律、电机运行规律,为PMSG的星间通信过程建立了理论基础。研究结论为SAPMSG的工程应用提供了理论依据,并对相关应用领域具有一定的参考价值。

渐开线球齿轮齿廓曲面方程的推导

介绍了一种新发明的球齿轮机构,建立了新型球齿轮齿廓曲面的参数方程。推导了渐开线齿廓曲线的通用表达式,对其进行旋转变换得到了球齿轮机构中齿轮的环形齿面方程。利用双自由度啮合理论,进一步推导出新型球齿轮的啮合方程,最后推导出渐开线球齿轮共轭齿廓曲面方程。理论结果证明了渐开线环面齿廓的共轭齿廓曲面仍然是渐开线环形曲面。

球齿轮行星传动结构型式与驱动机构分析

介绍了一种由渐开线球齿轮传动组成的新型空间运动行星轮系及其驱动机构,并对该机构进行了详细的结构分析和运动分析。新机构由系杆框架和一对球齿轮组成,输出轴能实现全方位的空间摆动。设计了一种空间驱动机构,用来实现系杆框架定点球面运动的姿态控制,对驱动机构的可动性进行了分析,建立了轮系输出轴的姿态角与控制电机之间的运动学模型,实现了输出轴偏转角的精确控制。

基于渐开线环形齿球齿轮齿盘传动的定向平台动力学建模研究

为了对一种2自由度空间定向平台的运动进行精确控制,对其动力学建模问题进行了研究。此空间定向平台采用球齿轮齿盘进行传动。分析了定向平台的结构,建立了平台的运动学模型。在此基础上,利用拉格朗日方程建立了平台的动力学模型。结合平台结构参数,对平台输出轴末端点进行了轨迹规划,根据动力学模型求解直线电机驱动力的变化规律,然后通过仿真试验验证了动力学模型的有效性。结果表明:文中建立的动力学模型是有效的,两电机驱动力误差大小明显不同,需要对其中一台电机进行更精确的运动控制。研究结果对进一步分析该定向平台的动态特性、机构优化设计和运动控制具有重要的指导意义。

球齿轮传动的齿面接触分析和应力分析

球齿轮是一种新型的二维齿轮传动机构。在建立了球齿轮数学模型的基础上,得到了球齿轮传动的啮合模型,并进行了齿面接触特性分析,通过解非线性方程组,可得到接触点在齿面的位置。分析了球齿轮齿面的结构特征,针对球齿轮传动的接触形式表现为轮齿凸面与马鞍面之间的点接触,对啮合齿面的接触椭圆进行了分析计算,总结出了球齿轮在任一偏摆平面内啮合传动时接触椭圆的变化规律:在轮齿根部和顶部啮合时,接触椭圆较小,因而接触应力较大;而在轮齿中部啮合时,接触椭圆较大,所以接触应力较小。采用有限元的方法对球齿轮轮齿进行了弯曲应力和接触应力分析,分析结果进一步验证了接触椭圆变化规律的正确性。以上结论对进一步研究球齿轮的传动理论与实际应用具有重要的指导意义。

球齿轮传动齿廓接触特性分析

对球齿轮齿廓进行了接触特性研究。在建立了球齿轮齿廓曲面方程和啮合模型基础上,利用计算机仿真的方法对其进行了齿面接触分析研究。针对球齿轮啮合传动时接触形式表现为轮齿凸面与马鞍面之间的点接触,对啮合齿面的接触椭圆进行了分析计算,确定了接触椭圆的方向和尺寸,得到了球齿轮机构在任一偏摆平面内啮合传动时接触椭圆的变化规律:在轮齿根部和顶部啮合时,接触椭圆较小,因而接触应力较大;而在轮齿中部啮合时,接触椭圆较大,所以接触应力较小。上述结论对进一步研究球齿轮的传动理论与实际应用具有重要的指导意义。

球齿轮的磨削加工和齿根过渡曲面方程的推导

球齿轮机构是一种能传递空间二维运动的新型齿轮机构。为了解决球齿轮的精加工问题,设计了在范成法加工条件下利用球齿轮与盘形砂轮的啮合运动来加工球齿轮的精密磨削加工方案。介绍了球齿轮齿根过渡曲线的形成原理,以及球齿轮齿根过渡曲线的加工方法。推导出了球齿轮齿根过渡曲线与过渡曲面的参数方程,仿真和实验验证了该方法的正确性。

渐开线环形齿球齿轮副接触点共轭曲率半径及接触强度计算研究

从渐开线环形齿球齿轮齿廓曲面基本方程出发,根据理论论证和工程计算的不同需要,首先采用两种不同方法推导得出了其齿廓曲面上任意接触点处的主曲率计算公式,然后在此基础上进一步分析研究,完整地提出了渐开线环形齿球齿轮副接触承载能力计算方法,并进一步给出了有限元对比实例计算分析验证结果,解决了渐开线环形齿球齿轮自发明以来长期缺乏轮齿接触强度计算方法的问题。

弯曲强度计算中的立方抛物线法与环齿球齿轮的弯曲强度计算方法研究

提出一种渐开线环形齿球齿轮的弯曲强度计算方法,解决目前球齿轮弯曲承载能力计算方法缺乏的问题,为球齿轮应用于工程实践提供保障。同时为适应有关参数数值计算需要,根据材料力学基本原理,提出弯曲强度参数计算中的立方抛物线法。

球齿轮渐开线齿廓曲面磨削加工方法研究

球齿轮是在其球冠面上分布着一道道环形齿的新型齿轮。在分析球齿轮形状特征的基础上,将普通齿轮的范成法加工原理推广应用到球齿轮渐开线齿廓曲面的磨削加工上,形成了球齿轮渐开线齿廓曲面的范成法精密磨削加工方法。并设计了五自由度的加工机床方案。该方案的创新之处在于当球齿轮与盘形砂轮进行啮合运动时,球齿轮并不是绕过球心的竖直轴转动,而是绕平行于过球心的竖直轴的轴转动,盘形砂轮的运动是在二维平面内的平动。推导出了球齿轮渐开线齿廓曲线曲面的参数方程,仿真和实际的加工实验验证了该方案的正确性。

汽车发动机奥贝球铁齿轮的应用研究

本文研究了不同等温温度,Mn、Si元素和Cu、Mo合金元素对奥贝球铁组织和力学性能的影响,讨论了奥贝球铁加工硬化对冷加工性能的影响。同时将奥贝球铁齿轮代替40Cr调质钢齿轮进行装机试验,对降噪声和耐磨性进行了测试。试验结果表明,奥贝球铁齿轮与40Cr调质钢齿轮相比,机械性能高于40Cr调质钢材料,柴油机整机噪声降低1.92dB,齿轮侧噪声下降5.3dB。奥贝球铁齿轮经过45 h磨合后,在标定工况下连续运转1000h,齿轮无异常磨损,齿轮间隙离极限间隙还有0.13mm的余量,所以其摩擦磨损性能合格,所生产的奥贝球铁齿轮满足设计使用要求。

基于Fourier Analysis对造球机开式齿轮异常情况的诊断

利用Fourier Analysis对造球机开式齿轮异常情况进行了诊断,诊断结果表明,Fourier Analysis结果与开式齿轮实际运行状况相吻合。通过Fourier频域分析解释了齿轮啮合频率及边频对造球机振动的影响,得出了开式齿轮的异常情况是由于齿轮磨损造成齿形误差的结论。这对造球机开式齿轮的修复或更换提供了科学的依据。