线齿轮

前言本书主要物理量的名称、符号和单位第 1章绪论 1

1.1齿轮传动的特点 1

1.2传统工业齿轮的类型与齿廓特点 1

1.3线齿轮简介 2

1.3.1研究线齿轮的原因 2

1.3.2线齿轮发明的源头 2

1.3.3线齿轮的定义 3

1.3.4线齿轮构形特点 4

1.3.5线齿轮制造技术基础 4

1.3.6线齿轮传动的特点 4

1.4本章小结 5

第 2章线齿轮空间共轭曲线啮合理论 6

2.1空间啮合的基本理论 6

2.2空间共轭曲线啮合方程 7

2.2.1空间啮合坐标系及其变换 7

2.2.2空间啮合曲线方程式 10

2.2.3正交轴线齿轮空间曲线啮合方程式 11

2.2.4从动线齿曲线方程 13

2.2.5实例 13

2.3考虑实际线齿直径的空间曲线啮合修正方程 15

2.3.1线齿轮刚性模型的不足 15

2.3.2考虑线齿直径的刚性啮合模型 16

2.3.3实例 21

2.4斜交线齿轮的空间曲线啮合方程 22

2.4.1空间啮合坐标系及其变换矩阵 23

2.4.2斜交线齿轮空间曲线啮合方程 25

2.4.3斜交线齿设计实例 29

2.5交错轴线齿轮的空间曲线啮合方程 35

2.5.1交错轴线齿轮坐标系及其变换 35

2.5.2交错轴线齿轮空间曲线啮合方程 .37

2.5.3运动学仿真 43

2.5.4运动学试验及两个设计实例的运动学试验对比 46

2.6本章小结 47第 3章线齿轮重合度计算公式 49

3.1线齿轮重合度定义 49

3.2正交线齿轮重合度计算公式 . 50

3.2.1啮合界限 .50

3.2.2正交线齿轮重合度计算公式 51

3.2.3正交线齿轮重合度计算实例 51

3.3斜交线齿轮重合度计算公式 . 52

3.3.1空间螺旋线齿轮的重合度定义 52

3.3.2空间螺旋线齿轮的从动线齿中心线方程 53

3.3.3空间螺旋线齿轮的重合度计算公式 57

3.3.4空间螺旋线齿轮重合度的影响参数 57

3.3.5运动学实验 61

3.4本章小结 63第 4章线齿轮几何参数设计计算公式 . 65

4.1正交线齿轮几何参数计算公式 65

4.1.1正交线齿轮主从动线齿中心线方程 65

4.1.2正交线齿轮的主动线齿轮基圆半径和外圆半径 66

4.1.3正交线齿轮的从动线齿轮基圆半径和外圆半径 67

4.1.4主动线齿中心线的螺旋升角和螺距 69

4.1.5主、从动线齿长度的修正设计公式 69

4.1.6正交线齿轮所占外廓空间尺寸 70

4.2斜交线齿轮的几何尺寸参数计算公式 71

4.2.1斜交线齿轮的啮合坐标系和啮合方程 71

4.2.2斜交线齿轮的参数标准化设计 72

4.3线齿半径不相等的线齿轮设计 77

4.3.1基于接触线不变的线齿实体设计方法 78

4.3.2空间曲线啮合坐标体系 78

4.3.3运动学方程 80

4.3.4线齿的接触线方程 81

4.3.5线齿的中心线方程 82

4.3.6线齿半径不相等的线齿轮设计实例 83

4.4本章小结 89第 5章线齿轮的失效准则和强度设计 . 90

5.1线齿轮的弹性变形失效准则及强度设计公式 90

5.1.1线齿啮合轨迹 90

5.1.2主动线齿弹性变形 96

5.1.3主动线齿的允许变形量 99

5.1.4基于线齿弹性变形的线齿轮传动失效准则 101

5.1.5实例计算 101

5.2线齿轮主动线齿根部最大应力的一种精确计算方法 102

5.2.1空间曲线啮合方程 102

5.2.2线齿轮主动线齿根部最大应力的力学建模 103

5.2.3应力集中系数的定义 . 105

5.2.4线齿轮应力集中的影响因素 .105

5.2.5应力集中系数的选取 . 106

5.2.6实例计算 107

5.3线齿轮的弯曲等强度设计 107

5.3.1线齿截面形状的优化设计 108

5.3.2主、从动线齿截面的力学模型 111

5.3.3主、从动线齿的等弯曲强度设计 118

5.3.4实例 .119

5.4本章小结 .126第 6章线齿轮制造技术 128

6.1线齿轮的靠模制造工艺及其装置 . 128

6.1.1线齿轮的靠模制造装置 128

6.1.2线齿轮的靠模制造工艺 130

6.1.3线齿轮自动靠模制造工艺优点 132

6.2线齿轮的 SLA快速成型制造工艺 132

6.2.1线齿轮设计实例 133

6.2.2结构设计与受力分析 . 135

6.2.3线齿轮后处理及精度测试方法 137

6.2.4线齿轮的 SLA制造工艺 .138

6.2.5线齿轮的运动学实验 . 139

6.3线齿轮的 SLM快速成型制造技术 139

6.3.1线齿轮机构设计实例 . 140

6.3.2线齿轮 SLM制造工艺方案设计与受力分析 141

6.3.3 SLM加工不锈钢线齿轮零件的致密度及表面粗糙度测试 143

6.3.4线齿轮的 SLM制造工艺 145

6.3.5线齿轮的运动学实验 . 147

6.3.6线齿轮的 SLM制造工艺成型效果分析 148

6.4 SLM成型的线齿轮的后处理工艺研究 149

6.4.1线齿轮设计实例 149

6.4.2线齿轮的喷砂处理工艺 151

6.4.3线齿轮的电解处理工艺 151

6.4.4线齿轮的运动性能测试 157

6.5线齿轮电解擦削精加工技术 160

6.5.1 ECB加工技术 161

6.5.2线齿轮 ECB加工方案设计 166

6.5.3结论 .171

6.6线齿轮的其他可能制造方法 172

6.7本章小结 .175第 7章线齿轮应用 . 177

7.1线齿轮应用于玩具传动系统的设计 177

7.2平面正多边形分布的多轴输出微小减速器 178

7.2.1基于正多边形轴分布微小减速器 179

7.2.2并行多轴输出的线齿轮微小减速器 182

7.3基于正多边形轴分布线齿轮微小减速器的几何设计公式 . 187

7.3.1空间曲线啮合轮啮合半径的计算 188

7.3.2基体正多边形边长通用计算公式 197

7.3.3正三边形与正四边形减速器 .197

7.3.4三种装配方式下基体正 N(N注 5)边形边长的通用计算公式 198

7.3.5正多边形减速器实例计算及三维仿真 201

7.4多轴输出的多面体线齿轮变速器 . 203

7.4.1线齿轮副 203

7.4.2线齿轮传动组 204

7.4.3多面体线齿轮变速器设计 205

7.4.4线齿轮变速器实例 207

7.5线齿轮传动精度分析 . 210

7.5.1轴线夹角误差对线齿轮传动误差的影响分析 210

7.5.2装配误差对正交轴空间螺旋线齿轮传动误差和重合度的影响 216

· vii ·

7.6本章小结 .221参考文献 223后记 229

线齿轮在阐述作者提出的线齿轮设计“形”模式变化和空间曲线啮合理论基本要义的基础上，汇集了作者及课题组成员有关线齿轮研究的最新理论和应用成果。线齿轮共7 章，首先概述传统齿轮和线齿轮的分类与特点；然后系统地介绍线齿轮空间共轭曲线啮合理论；接着，详细地介绍线齿轮重合度计算公式、线齿轮几何参数设计计算公式，以及线齿轮的失效准则和强度设计；在此基础上，介绍线齿轮的制造技术；最后，介绍线齿轮的应用。