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本文以节曲线为对数螺旋线的螺旋锥齿轮——对数螺旋线齿锥齿轮为主要研究对象,首先从其节曲线分析入手,分析了其基本数学性质,并根据齿轮分析中对曲线的应用要求,论证了对数螺旋线作为齿廓曲线和节曲线所具备的条件,如:光滑性、不干涉性、连续性;其次为从理论上证明对数螺旋线应用于定传动比齿轮传动中只适合作为螺旋锥齿轮节曲线,本文给出了对数螺旋线就平面啮合传动、圆柱齿轮空间啮合传动的分析:
1) 在平面啮合中,利用啮合角函数原理建立了对数螺旋线的基曲线方程,阐明了对数螺旋线的形成原理并指出:若对数螺旋线作为齿廓曲线,则只能应用于非圆齿轮场合;通过比较齿形法和包络法的优缺点,取以包络法求解了对数线的共轭对数螺旋曲线方程;基于此,以对数螺旋线为非圆齿轮节曲线,利用其共轭性得到了变传动比规律。
2) 在圆柱齿轮空间啮合中,确定了圆柱螺旋线实现等螺旋角所要满足的条件,得到了对数螺旋线与其无关的结论。
在上述研究的基础上,引出本文主要研究对象——对数螺旋线齿锥齿轮,提出本文主要研究内容——对数螺旋线齿锥齿轮基本啮合原理的研究:
首先介绍了空间啮合理论分析中相关的基本概念,论述了空间锥齿轮传动原理,介绍了空间双参数包络原理的思想。在此基础上阐明了对数螺旋线齿锥齿轮齿面的形成原理,进而建立了齿面方程,并得到了啮合线及其方程;为求解对数螺旋线齿锥齿轮齿面的啮合方程,建立了对数螺旋锥齿轮啮合的坐标体系,利用旋转矩阵确定了对数螺旋线齿锥齿轮齿面啮合点的相对速度、单位法向量及节锥角,最终得到了啮合方程;利用双参数曲面族的包络原理求解了该齿轮的第二共轭曲面方程;根据白川德曲线理论,将曲面共轭的分析转化为节锥上共轭曲线的分析,论证了接触线及共轭曲面分别为对数螺旋线及对数螺旋曲面,充分肯定了对数螺旋线齿锥齿轮曲面接触时等螺旋角特性的研究意义,为对数螺旋线齿锥齿轮的啮合理论进一步完善和设计方法的研究奠定了坚实基础。