螺旋錐齒輪嚙合理論的發(fā)展
齒輪嚙合理論被廣泛用于設(shè)計(jì)、制造、加工等諸多領(lǐng)域,而且隨著工程應(yīng)用的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng),嚙合理論呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭。毋庸置疑,齒輪嚙合原理的迅速發(fā)展離不開(kāi)
大批學(xué)者的努力。
螺旋錐齒輪由格里森公司的杰出科學(xué)家E.Wildhaber提出,他于20世紀(jì)40年代發(fā)表的一系列關(guān)于螺旋錐齒輪設(shè)計(jì)、加工方面的論文中,使用立體幾何的方法,推導(dǎo)了螺旋錐齒輪的誘導(dǎo)曲率計(jì)算公式和齒線曲線的概念,并給出了齒坯的設(shè)計(jì)方法。60年代,格里森公司的另一位科學(xué)家M.L.Baxter提出了一個(gè)準(zhǔn)雙曲面幾何模型,進(jìn)一步完善了螺旋錐齒輪節(jié)面分析的數(shù)學(xué)模型,并分析了局部共軛齒輪副的齒面接觸過(guò)程,給出了一種確定失配齒面接觸和運(yùn)動(dòng)傳遞情況的定量分析方法,提出了螺旋錐齒輪的“二階曲面范成”原理。他們的工作為研究螺旋錐齒輪復(fù)雜三維齒面的解析方法奠定了基礎(chǔ)。
國(guó)際著名學(xué)者F.L.Lintvin教授一直致力于以格早森錐齒輪設(shè)備和加工方法為基礎(chǔ)的新的螺旋錐齒輪共軛齒面形成方法的研究,提出了改善齒面接觸特性的齒面綜合分析方法及齒向綜合優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型,對(duì)各種誤差對(duì)運(yùn)動(dòng)精度的影響進(jìn)行了解析描述。其研究成果使格里森制齒輪傳動(dòng)的理論分析和加工方法更加完善,齒輪性能更加優(yōu)越。此外,Litvin還提出了一個(gè)適合于弧齒錐齒輪加工的零誤差傳動(dòng)模型,但該方法不適用于準(zhǔn)雙曲面齒輪副,具有一定局限性。由于企業(yè)的技術(shù)權(quán)益,格里森公司義從不公開(kāi)其公式來(lái)源,使得人們對(duì)格里森技術(shù)缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和理解,因此引起了各同學(xué)者多方面的探索,特別是前蘇聯(lián)和日本,這些嘗試雖推動(dòng)了齒輪嚙合理論的發(fā)展,但都沒(méi)完全弄清格里森的技術(shù),其結(jié)果也不盡如人意。
在我國(guó),20世紀(jì)70年代以前,由于歷史原因,在螺旋錐齒輪設(shè)計(jì)、制造方面,都是引進(jìn)前蘇聯(lián)的技術(shù)和機(jī)床。l972年,中美關(guān)系正常化之后,才開(kāi)始引進(jìn)Gleason公司的設(shè)備。與此同時(shí),原機(jī)械工業(yè)部把“格里森成套技術(shù)的研究"列為重點(diǎn)科研項(xiàng)目,組織了很多院校、工廠攻關(guān)。其中,南開(kāi)大學(xué)吳大任、嚴(yán)志達(dá)教授,上海工業(yè)大學(xué)陳志新教授對(duì)齒輪嚙合理論進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,推導(dǎo)出了共軛曲面的誘導(dǎo)法曲率公式,為徹底弄清Gleason技術(shù)秘密奠定了理論基礎(chǔ)。重慶大學(xué)鄭昌啟教授、西安交通大學(xué)的吳序堂教授、中南大學(xué)(原長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院)的曾韜教授全面研究了Gleason發(fā)表的SGM、HGM、SGT、HFT等手算卡和TCA程序,揭示了其編制原理并推導(dǎo)了各種計(jì)算公式,然后應(yīng)用于實(shí)踐,促進(jìn)了我國(guó)齒輪技術(shù)的發(fā)展。