According to the background of disciplines frontier and national significant requirments of gear transmission, concentrated on the key technology of the development of high-performance gear transmission, the theoretical and experimental investigations on meshing tubular gear transmission with multipoint topological configuration will be carried out in this project based on the researches of principle of conjugate curves and single point contact gears with meshing tubular surfaces. The generation principle of topology of tooth surfaces with multipoint contact will be studied. And the meshing tubular surfaces with multipoint topological configuration will be established. General meshing law and properties of meshing tubular gears with multipoint topological configuration will be revealed. The meshing tubular gear transmission with multipoint topological configuration will be proposed and the theoretical system of conjugate curves will be developed completely. The design method and optimization theory of meshing tubular surfaces with multipoint contact will be established. The performances of statics and dynamics of gear system will be evaluated. The grinding generation principle of complex hard tooth surfaces with high efficiency and precision will be researched. The gear prototype and performance experiment will be finished. The objective of the study will further enrich the gear meshing theory and explore the new field for the generation of tooth surfaces. The study results will provide a new academic thought for the development of gear transmission. The new types of meshing tubular gears with multipoint topological configuration which have the characteristics of high strength and transmission efficiency will be expected to have an extensive application.
以齿轮传动发展的学科前沿及国家重大需求为背景,围绕高品质齿轮传动发展的关键,在共轭曲线啮合原理和单点接触啮合管齿轮理论创新研究的基础上,开展多点拓扑构形啮合管齿轮传动理论及实验研究。研究多点接触拓扑结构成型机理,建立多点拓扑构形啮合管齿面构建方法,揭示多点拓扑构形啮合管齿面的一般啮合规律及性质;提出多点拓扑构形啮合管齿轮传动,形成完整的共轭曲线理论体系,建立多点啮合管状齿面主动设计与优化理论,评估其静/动力学特征与性能,揭示复杂硬齿面高效精密磨削成形机理,完成原理样机与性能评价试验。项目的实施将进一步丰富现有齿轮啮合理论,开拓齿面构建理论与方法研究的新领域,为齿轮传动的跨越发展提供新的学术思想;新型具有多点拓扑构形啮合管齿轮具有高强度、高效率等突出优点,预期具有广泛应用前景。
本项目围绕多点接触啮合管齿面成型原理及设计制造关键技术问题,开展多点接触啮合管齿轮基本理论及实验研究。.对啮合管齿面的相对运动速度以及法矢量的关系进行了研究,在此基础上推导出啮合方程及啮合线方程;对啮合管齿面的几何特性进行了研究,提出共轭曲线的密切面建模方法及密切面方程;对共轭曲线接触的唯一性、同一性以进行研究,提出共轭曲线曲率及挠率的一般计算方法。根据微分几何进行啮合管齿面上接触点的诱导法曲率计算,提出避免齿面干涉的一般方法;综合分析齿形参数、几何参数与轮齿齿廓特性的关联模型,获取参数设计基本数据。建立齿轮传动系统的微分动力学模型,确定齿面基本变形协调方程及接触椭圆相关参数;结合有限元仿真对啮合管齿面的接触应力、等效应力及接触变形进行分析。根据啮合管齿面特性提出砂轮截形计算及齿面误差评定方法,并进行齿轮样机试制。对啮合管齿轮的传动效率、承载能力以及传动平稳性等指标进行了验证,结果表明在相同实验条件下,多点接触拓扑结构啮合管齿轮具有更高的传动效率和更高的承载能力。.本项目通过对点接触啮合管齿轮基本理论的延伸,提出了点接触线面共轭齿轮副,对线面共轭啮合的基本原理进行了数学描述,推导了线面共轭啮合齿轮副的接触迹线、啮合方程、共轭曲线方程以及齿轮齿面方程。该齿轮副具有滑动率小、对误差适应能力强等突出优点,相关研究成果已纳入中国空间站(未来将是我国独有,世界唯一的空间站)型号工程,预计2022年发射升空。.本项目共申请获权发明专利10项,其中申请国际发明专利(欧洲地区)3项,申请国内发明专利7项,申请的国内发明专利中3项已获授权;发表且已被录用论文13篇,其中SCI检索论文8篇;培养博士后2名,博士研究生4名,硕士研究生6名。
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数据更新时间:2023-05-31
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