内斜微线段齿轮设计及电化学加工理论研究- - 以汽车AT行星轮系为例

行星齿轮传动在现代机械工业中占据十分重要的地位。为满足现代机械对行星齿轮传动在动、静态特性方面全方位的要求，内斜齿轮副使用越来越多且要求越来越高，而其中最为困难的是内斜齿轮的设计与加工问题。本项目针对这一问题，选取应用面广、饱受国外大公司技术垄断的困扰、在汽车工业中占有重要地位的自动变速器（AT）行星轮系为对象，以我们具有自主知识产权（国家发明专利）的微线段齿轮为基础，研究内斜微线段齿轮副的设计方法及啮合特性（重合度、滑动率、承载能力、刚度、振动、传动效率等），针对现有常用的齿轮加工方法或难以加工硬齿面内斜齿轮，或效率较低，或成本较高等问题，研究高效的硬齿面内斜微线段齿轮的电化学加工理论，并结合研究实例进行有关的实验研究，进一步可开发出新型的行星传动产品，从而为行星齿轮传动的研究增加新的活力，并帮助我国民族企业打破国外在AT齿轮系方面的技术垄断。因此，本项目具有重要的理论意义与实用价值。

本项目针对行星轮系中最为困难的内斜齿轮的设计与加工问题这一问题，以自动变速器（AT）行星轮系为研究对象，结合微线段齿轮设计理论。完成了以下研究：（1）进行了内斜微线段齿轮的设计理论与方法研究，导出了内斜微线段齿轮的形成原理，研究了内斜微线段齿廓的构造方法；（2）进行了内斜微线段齿轮初始参数优化。（3）进行了基于分形理论的微线段齿轮接触承载能力研究（4）进行了内斜微线段齿轮的电化学加工研究。综合应用高频微秒级脉冲电流、低浓度非线性复合电解液、小极间间隙等先进电化学加工工艺，采用片状成形阴极，科学配置阴极的进给运动和工件的旋转运动的合成，进行内斜微线段齿轮的电化学精密加工。制作出了内斜微线段齿圈。（5）进行了含内斜微线段齿轮动力学特性研究（6）进行了微线段齿轮AT行星传动装置研究（7）完成了内斜微线段齿轮的实验研究。加工出相同几何参数的内斜微线段齿轮及渐开线齿轮，对两种齿轮的行星结构做啮合实验、疲劳强度试验、传动稳定性试验，进一步验证了设计理论与加工方法的正确性。