基于啮合稳定性的高性能螺旋锥齿轮设计与制造技术研究

从齿面印痕和传动误差这两个衡量螺旋锥齿轮啮合质量的关键指标出发，研究高性能螺旋锥齿轮设计与制造技术。提出了基于啮合稳定性的主要研究内容，包括齿面印痕的误差敏感性设计、啮合稳定性与齿轮强度、动态性能的关系、高阶传动误差曲线螺旋锥齿轮设计理论与方法、齿面印痕和高阶传动误差内在关系、高阶传动误差曲线及齿轮传动动力学建模和定量计算、高阶传动误差齿面的强度特性和啮合稳定性、螺旋锥齿轮的数字化齿面主动设计、具有高啮合稳定性的齿面优化设计、以及高性能螺旋锥齿轮设计、加工、测试的试验验证过程等创新的研究工作，对具有高啮合稳定性的螺旋锥齿轮的啮合理论、性能分析及设计制造技术进行系统深入的研究，建立较为完善的高性能螺旋锥齿轮设计理论和制造技术体系，为推广应用高性能螺旋锥齿轮奠定基础；进一步应用于其它各种齿轮传动类型，为齿轮啮合理论的进一步发展作出贡献，并体现其重要的社会意义和经济价值。

由于螺旋锥齿轮齿面几何拓扑结构与啮合过程及加工装备结构、加工调整都非常复杂，其啮合性能对于误差和变形比较敏感；加工刀具、机床参数设置、加载变形和装配误差等各种因素都易破坏理想的啮合质量，引起偏载、振动和承载能力降低等问题。为此，本项目开展了基于啮合稳定性的高性能螺旋锥齿轮设计与制造技术的研究，完成了以下工作：..（1）提出了螺旋锥齿轮啮合性能的敏感性指标，并结合具体算例进行了齿面啮合性能和强度性能的敏感性分析；..（2）提出了螺旋锥齿轮高阶传动误差设计的概念和相应设计方法，对具有高阶传动误差的螺旋锥齿轮副进行了强度、动力学和齿面啮合性能的分析；..（3）提出了基于啮合稳定性的螺旋锥齿轮主动设计方法，能够在齿轮副啮合指标和稳定性要求条件下，完成齿轮副齿面的高精度设计、性能仿真并同时得到相应的齿面切齿参数。..（4）进行了高性能螺旋锥齿轮设计、加工技术和齿面印痕、动力学试验，设计加工了具有二阶、四阶、七阶传动误差的三对螺旋锥齿轮，在滚检机上进行了滚检试验，搭建了齿轮动力学试验台，进行了齿轮振动测试，对项目的理论和方法进行了验证；..（5）发表期刊学术论文42篇，其中SCI检索2篇、EI检索26篇，培养博士生2名，博士后1名；..（6）项目的部分研究成果已应用于航空传动和汽车传动的设计。.本项目基于现有的设计、加工、检测等手段，提出了具有啮合稳定性的设计齿面，对于改进螺旋锥齿轮的加工和安装误差设计及安装调整技术、降低工艺难度、减少成本、缩短产品开发周期具有重要的理论和实际意义。