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应用于无级变速传动的非圆齿轮的设计研究
无级变速传动是车辆、机械、船舶等各种工程领域必备的一种传动方式。从传统的自动变速器到连续可变传动(CVT)系统，无级变速传动的开发受到越来越多的关注。而作为无级变速传动的核心部件之一的非圆齿轮，其设计研究成为了近十年来的热门话题。本文将探讨非圆齿轮在无级变速传动中的应用以及其设计研究的发展趋势。
一、非圆齿轮在无级变速传动中的应用
1.1分裂齿轮
分裂齿轮是一种常见的非圆齿轮，存在于一些经典的汽车变速器中。在分裂齿轮中，齿轮轮廓被设计成不同的直径大小，以实现变速的效果。这种设计具有很高的可靠性和性能，并且能够在高负载和长时间使用的情况下保持其性能。
1.2圆锥光滑齿轮
圆锥光滑齿轮作为近年来非常受欢迎的无级变速传动组件，其中最常见的是两个球面齿轮的组合。这种设计能够使成对的齿轮视为一个连续的凸面，与传统的振动传递和沟通设计不同。与许多其它的实现方法相比，圆锥光滑齿轮具有更好的效率，更低的噪声和更高的力矩。
1.3离心压力齿轮
与前两种方式不同，离心压力齿轮的轮廓不是连续的，因此它们通常被称为异形齿轮。在这种设计中，齿距大小会随着齿轮的大小而变化，该变化会产生离心力，产生变速效果。成功的应用离心压力齿轮的案例包括PLT微型超轻型飞机，其采用多个由离心压力齿轮组成的驱动系统，能够带来出色的高效性和低能耗。
以上三种非圆齿轮设计成为了在无级变速传动中常被采用的方法。由于这些非圆齿轮的应用可以使得无级变速传动在不同的载荷、速度和动力要求下都具备良好的性能和可靠性，因此在未来无级变速传动的设计中，其应用也将会更加广泛。
二、非圆齿轮的设计研究现状
2.1数值模拟方法的出现
随着计算机技术的发展，越来越多的工程师正在通过数值模拟方法来优化无级变速器设计并降低成本。在非圆齿轮的设计中，数值模拟已经成为了同样的重要工具。相对于传统的工艺流程，数值模拟的方法可以快速地评估非圆齿轮的设计并确定其合理性。这种方法可以优化原型的设计流程并降低研发成本，同时也有助于预测非圆齿轮在荷载下的实际性能。
2.2材料和涂层的应用
非圆齿轮的材料和涂层选择对于其性能和寿命具有显著的影响，通常会选择一种钢类材料。但是，从近年的研究和实践来看，热处理和涂层技术的应用可以大大提高非圆齿轮的性能。例如，低温热处理可以改善非圆齿轮的延展性和强度，在使用过程中减少塑性变量和循环疲劳。另外，采用表面处理方法可以大大提高非圆齿轮在磨损、摩擦和腐蚀方面的性能。
2.3加工工艺的研究
非圆齿轮的制造和加工是非常关键的，也是其性能和可靠性的保障。在近年来，加工精度和加工质量的要求越来越高，加工工艺也发生了改变。传统的加工方法可以分为铸造和机加工两种方式。然而，采用现代化的数控加工机床来机加工实现非圆齿轮的加工需求，已经逐步成为主流。此外，激光加工和电化学加工等新的加工方式也逐步被应用。
三、结论
无级变速传动的发展离不开非圆齿轮的应用和设计研究。虽然目前非圆齿轮的设计和应用仍然存在一些问题，但是数值模拟、材料和涂层以及加工工艺等技术的应用使得非圆齿轮在设计和实践中越来越成熟。未来，随着半导体和信息技术的迅速发展，非圆齿轮的研究和应用将会更加广泛。