基于交错轴传动的双曲型法向圆弧齿轮传动原理及其关键技术的研究

自圆弧齿轮问世以来，仅成熟地应用在平行轴传动，在相交轴传动中的应用偶有探讨，而在交错轴传动中的应用尚属空白，其重要原因在于缺乏有力的理论支撑。本课题改变了以往的研究思路，拟在蒙日曲面共轭原理的基础上来研究适用于交错轴传动的双曲型法向圆弧齿轮的传动原理与技术。研究内容包括交错轴条件下法向圆弧螺旋面共轭的基本条件与结构条件、与传动性能有关的强度、啮合效率、误差传递与敏度等综合分析；在此基础上，研究传动副的设计、加工及接触域控制等关键技术；开展原型机的研制实验和运转实验，进行接触、振动与噪声等性能的检测与分析。基于交错轴的双曲型法向圆弧齿轮传动有望具有以下特点：因廓面凸凹搭配而接触强度高；因最小齿数少而体积紧凑；因重合度大而承载能力高；接触域容易控制、加工方便，预期可在汽车等行业中发挥重要作用。

自从Wildhaber和Novikov提出圆弧齿轮以来，圆弧齿廓主要应用于平行轴齿轮传动，而在交错轴传动中的应用却未见报道，其关键原因在于缺乏有力的理论支撑。本课题在蒙日曲面共轭原理的基础上，探讨圆弧齿廓应用于交错轴传动时的基础理论，提出并研究了双曲型法向圆弧齿轮的传动原理及其关键技术。通过解析方法、数字仿真方法和实验方法，解决了圆弧齿廓在交错轴齿轮传动中的基础理论问题，得到了双曲型法向圆弧齿轮的设计方法以及与强度、啮合效率和接触特征等有关的传动性能；通过原型机的试制实验和运转试验，对一些理论分析结果进行了初步验证。开发出双曲型法向圆弧齿轮参数化设计与接触仿真系统，为设计和齿面接触分析提供了一个快速反应的平台。本项目部分解除了圆弧齿廓应用于交错轴传动时的理论屏障，提供了一项可与准双曲面齿轮传动相媲美的传动技术，有望在汽车后桥传动系统中发挥积极作用。