一种分段式齿廓齿轮的虚拟样机设计

李海翔

摘 要：结合传统渐开线齿轮与圆弧齿轮优点，提出了一种基于分段式齿廓的新型齿轮传动。根据实例选取的具体参数，建立了三维实体模型并设计出虚拟样机。研究结果对进一步的各项研究提供了一个理论基础。

关键词：齿轮 分段式齿廓 虚拟样机

项目编号： NDYB2018-11

齿轮传动是各类机械中应用最为广泛的一种传动形式。齿轮的齿廓在很大程度上决定了传动的性能。渐开线齿廓具有中心距可分性以及制造、测量方便等优点[1]，而圆弧齿廓具有高接触强度和良好跑合性等优点[2]，因此都得到了广泛的应用。随着生产和技术的发展，对高速、重载、大功率的齿轮传动提出了更高的要求，因此，新齿廓的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。

数控加工技术的发展使复杂齿廓曲线和曲面的加工不再成为难题.，不少学者在吸收渐开线齿廓和圆弧齿廓优点的基础上，为高性能齿轮传动元件的创新做了有益的工作。基于分段式齿廓的新型齿轮综合了传统渐开线齿轮和圆弧齿轮的优点，其齿廓由两凸凹相对的圆弧中间以一段渐开线连接而成，形成分段式齿廓形状。在端面上接触线的末端为凸凹啮合，其当量曲率半径较大，理论上，接触强度和渐开线齿轮比有很大提高[3～4]。

2传动装置整体设计与虚拟样机设计

根据前面实例计算建立的三维实体模型，参考减速器的各种设计原则与实例，完成了传动装置的整体设计、所有零部件的图纸以及装配图的图纸。该传动装置的结构如图4所示。该型传动由输入轴10、大齿轮4、大齿轮轴5、输入端端盖8与11、输出端端盖2与7、箱体3、箱盖1等主要零件组成。输入轴10是齿轮轴，输入轴与小齿轮一体，由轴承9支撑于输入端前端盖11和输入端后端盖8，输入轴10通过联轴器与电动机轴相连。输出轴5通过平键与大齿轮4固定在一起，由轴承6支撑于输出端前端盖7和输出端后端盖2，通过联轴器传递动力和运动到输出联接件。

将所有零部件按尺寸建立三维模型后，按整体设计的装配图装配在一起，整个齿轮箱的效果如图5所示。

3  结论

考虑到实验台条件等综合要求，根据单级减速器齿轮箱的设计准则，完成了新型齿轮传动减速器的整体设计。根据分段式齿廓齿轮减速器的设计要求，完成了虚拟样机试制。

参考文献

[1] 李华敏，韩元莹，王知行.渐开线齿轮的几何原理与计算[M].北京：机械工业出版社，1985.

[2] 卢贤缵，尚俊开. 圆弧齿轮啮合原理[M]. 北京：机械工业出版社，2003.

[3]  李特文. 齿轮几何學与应用理论[M]. 上海： 上海科学技术出版社， 2008年.

[4]  邵家辉. 圆弧齿轮[M]. 北京： 机械工业出版社， 1994年.