弧齿锥齿轮分流传动系统几何接触分析

　　引　言

　　弧齿锥齿轮具有承载能力高,传动平稳等特点,用于转速较高或要求结构紧凑的场合,在航空、汽车及舰船方面广泛应用。弧齿锥齿轮分流传动系统由采用功率分流形式布置的4个轴交角为直角的弧齿锥齿轮构成,既综合了弧齿锥齿轮的各项优点,又能实现功率交叉分流以及明显增大系统传递功率。图1为弧齿锥齿轮分流传动系统在一种船用交叉传动装置中的应用,在实现功率交叉分流,提高系统传递功率的同时,又显著的减小了交叉传动装置的尺寸及重量,具有良好的应用前景。

　　sis)的基础上[2~3],提出弧齿锥齿轮分流传动系统TCA方法,对弧齿锥齿轮分流传动系统的齿面印痕和传动误差进行了设计,从而为检验弧齿锥齿轮分流传动系统的几何接触性能提供了理论依据,并为进一步的功率分流计算提供了理论基础。

　　1　系统建模

　　基于如下条件,由图1建立弧齿锥齿轮分流传动系统的模型如图2所示。(1)弧齿锥齿轮刚性支撑;(2)弧齿锥齿轮副的传动比i=1;(3)弧齿锥齿轮副轴交角为直角。

　　如图1所示,系统包括3种典型的工况,工况1:主机1和2同开,离合器3和4关闭,6打开,系统7和8之间不存在功率流动,两系统内部功率分流情况相同,即齿轮1处输入功率,齿轮3处输出功率,齿轮2和4处无功率流动;工况2:主机1开,2关闭,离合器3打开,4和6关闭,系统8处有功率流向系统7,即系统8中齿轮1处输入功率,齿轮2和3处输出功率,齿轮4处无功率流动;工况3:在工况2中主机和离合器开关情况下,系统7中齿轮2处输入功率,齿轮3处输出功率,齿轮1和4处无功率流动。分析各工况下系统的功率分流情况如图3所示。

　　弧齿锥齿轮分流传动系统几何接触分析以弧齿锥齿轮副TCA(考虑边缘接触)为基础,根据不同工况下的功率流向,综合考虑系统各齿轮副的边缘接触和安装错位误差,系统啮合情况(各齿轮在各齿轮副中的主动与被动,工作面为凹面或凸面,转角对应关系,传动误差的补偿,各齿轮副初始齿间间距)对啮合性能的影响,计算并设计出系统的齿面印痕和传动误差曲线,为系统的功率分流计算提供了基础条件。本研究以工况2为例,进行设计计算,系统中各齿轮的轮坯参数如表1所示。

　　2.2　各齿轮副传动误差的补偿

　　由图2及表2可知,齿轮2和4在构成的相邻齿轮副(齿轮副12和23,齿轮副41和34)中工作面不同,即齿轮2在齿轮副12和23中工作面分别为凸面和凹面,齿轮4在齿轮副34和41中工作面分别为凹面和凸面,则齿轮在相邻两个齿轮副中工作面的参考点不同,这时各齿轮副的传动误差是基于不同工作面参考点求得。参考点是指瞬时传动比等于理论值(即两齿轮的齿数比)的点,亦即齿轮齿面上的接触斑点中心。统一各齿轮副的传动误差以齿轮2和4的凸面做工作面的参考点为基准,需要对以齿轮2和4凹面做工作面的参考点为基准求得上的传动误差进行补偿。