齿轮啮合原理 非圆齿轮_第1页
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1、第十二章 非圆形齿轮背景 齿轮传动是在机械传动中应用最为普遍的一种传 动形式。其中，圆齿轮作为实现定传动比的传动副应 用最广泛，但其对于有些机构（特别是一些自动机构）要求实现变传动比传动，却难以满足。而非圆齿轮则可以传递两轴间的非匀速运动，它可以看作是一种带有轮齿的凸轮机构。非圆齿轮和其它能得到非匀速比的机构相比，最显著的特点是综合了圆形齿轮和凸轮机构的优点，能准确地以变传动比传递较大的动力。应用 非圆齿轮机构可以实现变传动比传动，非圆齿轮与某些机构组合可以实现许多特殊规律的运动。在某些情况下，采用非圆齿轮后，机构的运动性能和动力性能大大改善。因此，非圆齿轮逐渐在轻工自动机械、机床、仪器仪表以

2、及其他产业机械等诸多行业中得到日益广泛的应用：（1）用于轻工自动机械中（2）用于机床行业中（3）用于仪器制造业中（4）测流体流量的流量计 等等.非圆形齿轮的建模 非圆形齿轮分为很多种：椭圆齿轮，变形椭圆齿轮，卵形齿轮等。这里以椭圆齿轮作为例子进行建模。 为该椭圆齿轮选取的基本参数： 模数 m=2 齿数 z=19 偏心率 e=0.5右图为非圆齿轮的基本参数非圆形齿轮的建模草图轮廓的绘制极坐标形式表示的椭圆节曲线的方程为：椭圆周长：椭圆周长的计算公式： 通过积分进行简单的计算, 可求出符合轮齿均匀分布要求的长半轴A , 椭圆曲线的短半轴通过计算得： A=20.337821 B=17.613148

3、C=10.168961非圆形齿轮的建模 计算各个点的曲率半径及基圆半径理论公式：非圆形齿轮的建模各个点的曲率半径及渐开线绘制对应渐开线椭圆齿轮草图轮廓渐开线椭圆齿轮非圆形齿轮的建模非圆齿轮的有限元静力学计算完成了椭圆齿轮的三维建模之后，对一对啮合的椭圆齿轮进行了简单的有限元静力计算，采用ANSYS中的Workbench模块进行仿真计算。非圆齿轮的有限元静力学计算第一步：将在SolidWorks软件中建立好的一对啮合齿轮模型倒入到Workbench中，导入后如右图所示。非圆齿轮的有限元静力学计算第二步：对三位模型进行网格划分。选取两个体，设定单元类型为六面体单元，单元大小为0.5mm，然后进行网格划分。得到的结果如图所示非圆齿轮的有限元静力学计算第三步：施加约束和载荷。在主动轮（图中左侧的齿轮）的内圈施加转矩，大小为2000Nm，并约束除了切向以外的位移；对从动轮的内圈施加所有方向的唯一约束。约束完

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