内啮合共轭曲线齿轮传动设计制造关键技术研究

Internal gear transmission has the advantages of work stability, compact structure, large contact ratio, high load capacity, high transmission efficiency, etc. And it is widely used in the planetary transmission mechanism. Around the key elements to the development of high-performance gear drive, the key technology of design and manufacture of internal conjugate-curve gear transmission will be investigated in this project based on the theory of conjugate curves for external contact. The basic principle of internal conjugate-curve gear transmission will be proposed, and general meshing law and properties of conjugate curves along the designated contact direction will be revealed. The contact form of tooth surfaces with topological configuration will be established. Generation principle and mathematical model of conjugate tooth surfaces will be also provided. And the new theory for internal conjugate-curve gear transmission will be developed. The design theory and optimization method of conjugate tooth surfaces will be given. Analysis of mechanics characteristics and strength theory of tooth surfaces will be researched. The generation for milling and grinding processes of gear pair will be put forward and gear prototype will be developed. According to the research of project, the theoretical system of conjugate curves will be enriched and this new type of internal conjugate-curve gear drive will be expected to have the characteristics of high strength, high efficiency, high reliability and low vibration and noise.

内啮合齿轮传动具有工作平稳、结构紧凑、重合度大、承载能力高、传动效率高等特点，广泛应用在行星传动机构中。本项目围绕高性能齿轮传动发展的关键要素，在共轭曲线啮合理论创新研究的基础上，开展内啮合共轭曲线齿轮传动设计制造关键技术研究：提出内啮合共轭曲线齿轮传动基本原理，揭示共轭曲线沿给定接触方向啮合的一般规律及性质；构建共轭齿面微拓扑结构接触形式，提出齿面成型原理及基本数学模型，建立内啮合共轭曲线齿轮传动新理论；提出新型传动共轭齿面设计理论与优化方法，完成轮齿齿面力学特性分析及强度理论研究；研究复杂齿面的高效精密成形机理，突破其制造的关键技术，完成原理样机试制。项目的实施将进一步完善共轭曲线齿轮理论体系，新型齿轮传动预期具有高强度、高效率、高可靠性和低振动噪声等突出优点。

内啮合齿轮传动具有工作平稳、结构紧凑、重合度大、承载能力高、传动效率高等特点，广泛应用在行星传动机构中。项目围绕高性能齿轮传动发展的关键要素，在共轭曲线啮合理论创新研究的基础上，开展了内啮合共轭曲线齿轮传动设计制造关键技术研究，主要内容概述如下：(1) 提出了内啮合共轭曲线齿轮传动的基本原理，建立了理想接触方向与接触点处“曲线三棱形”各构成要素之间的线性关系，构建了内啮合传动条件下共轭曲线啮合的基本数学模型，揭示了共轭曲线沿给定接触方向啮合的一般规律及性质；(2) 分析了共轭齿面微拓扑结构接触形式，建立了共轭曲线接触轨迹与啮合齿面间的映射关系，提出了齿面成型原理及基本数学模型，构建高性能啮合齿面；(3) 建立了内啮合共轭曲线齿轮传动，提出了共轭齿面设计理论与优化方法，开展了轮齿齿形及几何参数设计，揭示了各参数对齿廓特性的影响机理，建立了齿形、几何参数与轮齿成型齿面的多元最优映射，获取参数设计基本数据；(4) 开展了内啮合共轭曲线齿轮传动力学特性分析及强度理论研究，分析了齿面失效形式及演化规律，研究新型传动的应力与应变形式，并采用有限元仿真方法分析了新型传动的接触特性，揭示了共轭曲线啮合条件下的齿轮啮合力学性能；(5) 开展了齿面加工刀具设计及分析，提出了复杂齿面高效精密成形机理，完成了关键零部件及原理样机设计制造，并建立了齿面误差一般检测理论及方法。相关研究将丰富现有齿轮啮合理论体系，为高性能齿轮传动发展提供一定的理论基础和技术创新思想，预期在航空发动机、武器装备、汽车、机器人、风电等传动系统中具有广泛的应用前景。