新型无隙行星传动的啮合基础理论及关键设计技术研究

The precision gear transmission is a typical key fundamental part. The research on the high performance gear transmission has significance on the revitalization of the industry equipment manufacturing and the mechanical fundamental parts. A new type of precision planetary gear transmission is proposed in this project, whose main characteristics are zero-backlash, high efficiency and compact structure. The pure rolling conjugated meshing gear pair is NN type and composed by two internal ring gears and a duplex planetary gear. The internal ring gear is composed by the rolling bearings, which are distributed in a cone surface. The tooth profile of the internal ring gear is the cylindrical surface of the rolling bearings, and the tooth profile of the duplex planetary gear is the conjugated enveloping tooth profile of the internal ring gear. The automatic elimination clearance device in this gear transmission can eliminate automatically the meshing clearance between the meshing gear pair. In this project, the fundamental theory of this new type of precision planetary gear transmission with zero-backlash will be studied, including the meshing principle and the design theory of the new pure rolling conjugated meshing gear pair, the design theory of the automatic elimination clearance device, etc.; the key technology of the pure rolling conjugated meshing pair and automatic elimination clearance device will be obtained; the fundamental performance data of this new gear transmission are also obtained by experiment research, which will lay a foundation for the industrial application.

精密齿轮传动是一种典型的关键基础件。研究高性能精密传动对于我国装备制造业及机械基础部件产业的振兴具有重要意义。本项目提出了一种能完全消除啮合间隙（无回差）、效率高、结构简单紧凑的新型无隙行星精密传动装置，其纯滚动接触啮合副由两组内齿轮与双联行星轮构成NN型结构，其中，内齿轮由若干呈锥面分布的滚动轴承组成，且内齿轮齿廓为滚动轴承外圆表面，双联行星轮齿廓为与之啮合的内齿轮齿廓曲面的包络曲面；该传动装置中的自动消隙机构可自动消除啮合副之间的啮合间隙并对其预紧。本项目将重点针对该新型无隙行星传动的基础理论开展研究，包括新型纯滚动接触啮合副的啮合原理、自动消隙机构的设计理论等，形成该新型传动纯滚动接触啮合副和自动消隙机构设计的核心技术，并通过试验测试获取基础性能数据，为其工业应用奠定基础。

精密传动是以高精度传递运动为主要目的的一类机械传动形式，在航空与航天、武器装备、汽车、机器人、数控机床、精密机械、印刷包装机械、交通运输机械、医疗器械等领域应用十分广泛，是制造装备业和国防工业极其重要的基础件。.本项目围绕项目任务书，重点针对新型无隙行星传动的基础理论开展研究，推导了新型纯滚动接触啮合副的齿廓方程及啮合方程，对方程进行了数值求解，并建立了新型纯滚动啮合副的三维模型，对纯滚动啮合副的啮合特性及受力特性进行了研究，提出了新型的自动消隙机构，对其机构参数进行了优化设计分析，试制了新型无隙行星传动样机，并对精密传动综合性能测试技术进行了研究，搭建样机传动精度、承载能力及效率，扭转刚度等测试试验台，完成了样机的综合性能基础数据测试。.此外，受该新型无隙机构纯滚动啮合副特点启发，对啮合副啮合理论进行扩展，提出了共轭曲线啮合基础理论，并提出了一种基于管状齿形的（新型无隙行星传动机构啮合副固定齿轮可简化为以管状模型）动力齿轮传动啮合副，研究了其啮合理论和啮合特性。关于共轭曲线齿轮传动系列研究结果表明，该型传动具有承载能力大、传动效率高的突出特点，基于该理论可以构建新型高效动力齿轮传动啮合副，对于机械传动基础理论及传动形式都进行了扩展。.本项目共申请获权发明专利3项，其中授权国际发明专利（美国地区）1项，授权国家实用新型专利1项，申请国家发明专利1项；录用发表论文9篇，其中SCI期刊检索7篇，SCI刊源期刊录用论文1篇，国内一般刊物发表论文1篇。培养硕士博士研究生2名。.本项目完成了新型无隙行星传动基础啮合理论、结构设计与优化，关键零部件关键制造以及性能测试等关键技术的研究，并提出了共轭曲线啮合基础理论和一种及管状齿形的新型动力齿轮传动装置，研究结果具有重要的工程应用价值。