偏心直斜齿端曲面齿轮副是在端曲面齿轮副研究的基础上提出的一种新型的变传动比齿轮形式,该齿轮副由一个非圆齿轮和偏心端曲面齿轮啮合组成,根据非圆齿轮的不同,可分为偏心直齿端曲面齿轮副和偏心斜齿端曲面齿轮副。偏心直斜齿端曲面齿轮副结合了端曲面齿轮和偏心齿轮的传动特点,可用来传递相交轴间的变传动比运动和动力,而偏心斜齿端曲面齿轮副又可实现输出轴旋转-移动的复合运动,在工程机械、纺织机械、农业机械和汽车航空等领域具有潜在的应用前景。本课题来源于国家自然科学基金项目“变传动比面齿轮啮合传动的设计理论与制造技术研究”(项目编号:51275537)和“相交轴变传动比复合传动齿轮副设计理论与实验研究”(项目编号:51675060)的支持,本文在端曲面齿轮副的研究基础上提出了偏心直斜齿端曲面齿轮副,旨在对偏心直斜齿端曲面齿轮副的啮合传动基本原理、几何设计准则、啮合特性、软件开发、制造加工方法和评价方法,以及实验验证等技术的研究。本文的主要研究内容概括如下:(1)研究了偏心直斜齿端曲面齿轮副基本理论。采用齿轮啮合原理和空间几何学,探讨了偏心直斜齿端曲面齿轮副的基本传动原理,确定了偏心直斜齿端曲面齿轮副的总体坐标系和基本参数的几何关系,建立了偏心直斜齿端曲面齿轮副节曲线的设计准则;分析了产形轮的齿面方程和展成轨迹,推导了偏心直斜齿端曲面齿轮的啮合方程和齿面方程,得到了偏心直斜齿端曲面齿轮齿面的数学模型。(2)研究了偏心斜齿端曲面齿轮副啮合特性。采用微分几何学理论和齿廓成形原理,探讨了偏心斜齿端曲面齿轮副的基本参数对偏心斜齿端曲面齿轮副的传动比、角位移、角速度、角加速度、压力角等传动特性,以及移动量、速度、加速度等复合运动特性的影响规律;分析了偏心斜齿端曲面齿轮根切和变尖现象,推导了最大外半径及最小内半径计算公式,得到了不同参数对偏心斜齿端曲面齿轮齿宽的影响规律。(3)研究了偏心直斜齿端曲面齿轮副辅助分析软件。采用Visual Basic 6.0、Matlab和Solidworks混合编程,开发了偏心直斜齿端曲面齿轮副辅助分析软件,实现了偏心直斜齿端曲面齿轮副的参数设计、特性分析和仿真加工功能的集成,探索了偏心直斜齿端曲面齿轮副三维模型的处理方法,解决了偏心直斜齿端曲面齿轮副复杂特性与模型的快速分析。(4)研究了偏心直斜齿端曲面齿轮副实验分析。采用现代加工技术和检测方法,探讨了五轴数控加工方法加工偏心直斜齿端曲面齿轮副的制造工艺,建立了偏心直斜齿端曲面齿轮副齿面的评价方法;设计和搭建了传动实验装置,测试并分析了偏心直斜齿端曲面齿轮副扭矩、输出转速、传动比和位移等实验数据,验证了偏心直斜齿端曲面齿轮副设计方法和原理的正确性与可行性。