矿用减速器双压力角弧齿锥齿轮轻量化设计与实验验证

本文主要探讨了矿用减速器轻量化设计的关键技术，特别是在采用双压力角弧齿锥齿轮方面的创新。矿用减速器作为关键设备，其重量直接影响设备的运输效率和能源消耗。传统的对称弧齿锥齿轮在减小整体重量方面可能存在局限性。作者肖望强针对这一问题，提出了一种非对称设计策略，即在工作齿面采用较大的压力角，而在非工作齿面保持标准压力角，这种设计可以有效地减轻齿轮、轴承座和箱壳的重量。 文章详细阐述了双压力角非对称弧齿锥齿轮的啮合传动原理，包括对齿轮副齿面方程的推导，以及这种设计如何影响工作齿面压力角的变化范围。通过精确的齿形计算，作者对比了对称和非对称弧齿锥齿轮在主动轮和被动轮上的性能差异，以确保优化设计的合理性。 为了验证非对称设计的有效性，作者设计并制造了非对称单面和双面刀盘，用于加工出双压力角的非对称弧齿锥齿轮。接着，作者利用解析法、有限元分析以及封闭式齿轮实验台对新设计的齿轮进行了承载能力的计算、仿真和实验测试。结果显示，这种轻量化设计显著减少了矿用减速器的重量，同时保持了齿轮的可靠性和耐用性，因此，轻量化后的非对称弧齿锥齿轮完全有能力替代原有的对称齿轮，从而提高整个系统的运行效率和经济性。 研究结论表明，双压力角弧齿锥齿轮的轻量化设计是实现矿用减速器轻量化的重要途径，对于提升设备的能源利用率和降低维护成本具有重要意义。此外，该研究也为其他工业领域的重型机械减重设计提供了有价值的参考。这篇论文的研究成果不仅在理论上推动了齿轮设计的发展，也对实际工程应用有着深远的影响。