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包装机变齿厚非圆齿轮设计方法研究
在包装机械中，非圆齿轮是实现特定非匀速运动传递的关键部件，其性能直接关系到整机的工作平稳性与运动精度。然而，传统非圆齿轮在长期高速运行下，齿面易发生不均匀磨损，导致传动误差增大、噪音增加，最终影响包装质量。为攻克这一工程难题，一项研究提出了一种基于变齿厚设计的非圆齿轮创新构型方案。
该研究从几何原理出发，深入分析了变齿厚齿轮的啮合特性。根据切削刀具的形态，研究团队推导了轮齿各截面的齿形法线长度，并利用向量三角形的几何关系，精准构建了变齿厚非圆齿轮的齿廓曲线方程。这种方法在理论上确保了齿轮在传动过程中具有良好的接触状态与运动连续性。
为验证设计的可行性，研究团队试制了变齿厚非圆齿轮样品，并进行了精密的对比试验。试验结果表明，这种新型齿轮的齿面啮合区域为优化的线接触，接触线与坐标系三个正交面的夹角分别达到88.0191°、1.8845°和0.6100°，呈现理想的倾斜状态。这种接触特性不仅能有效分散载荷，减少应力集中，更重要的是，通过微调主动轮与从动轮的相对轴向位置，可以实时补偿装配误差与磨损间隙。
实测数据充分证明了其优势：采用变齿厚设计后，齿轮传动的角速度波动显著减小，其至大值与理论至大值的偏差从传统结构的5.24%大幅下降至0.87%。这一提升意味着包装机执行机构（如横封刀、送料辊）的运动更加平稳、精准，为获得更一致的封口质量和更高的包装速度奠定了坚实的机械基础。
该研究为变齿厚非圆齿轮的设计与制造提供了完整的理论依据和可行的技术路径。这项创新有助于从根本上改善包装机传动系统的长期稳定性和可靠性，对于推动包装设备核心零部件的自主设计与性能突破具有积极的学术意义和工程应用价值。