基于误差激励的二齿差摆杆活齿传动特性研究

摘要

二齿差摆杆活齿传动属于活齿传动类的一种，它既继承了单激波摆杆活齿传动承载能力强、传动效率高、结构紧凑和传动比范围广等各种优点，又因双相激波器的几何结构在转动中无附加惯性力，所以对二齿差摆杆活齿传动系统的研究具有重要意义。本文对二齿差摆杆活齿传动系统的齿形设计、误差分析、扭转振动建模以及误差激励分析等方面进行了一系列的研究。
　　本文在给定摆杆运动规律以保证摆杆运动时无冲击的基础上，基于机构反转法推算中心轮与激波器齿形方程；通过对曲率半径与摆幅系数关系式的探讨，得出摆幅系数对中心轮曲率半径的影响，并给出中心轮由理论齿廓到实际齿廓不产生干涉的条件；对系统传动角进行分析，确定摆幅系数对传动角的影响，得出具有良好传力性能的摆幅系数区间；基于速度瞬心法求出活齿与激波器、活齿与中心轮的瞬时传动比，并分析传动比的变化规律，确定摆幅系数对传动比的影响。
　　根据二齿差摆杆活齿传动装置的构造原理，分析二齿差摆杆活齿传动装置误差产生的原因，并应用瞬时臂法求出活齿与激波器、活齿与中心轮啮合副误差模型，在啮合副误差模型的基础上建立系统的传动误差模型；通过各单项误差对传动误差影响的分析，找出影响系统传动误差较大影响因素；通过控制摆幅系数的变化，对传动误差模型进行数据分析，得出摆幅系数对传动误差的影响，并对传动链中的传动比的设计原则进行验证；通过对误差理论的分析，推导传动比与误差的关系，分析各单项误差对总体传动比的影响。
　　比较集中参数法、有限元法以及递矩阵法三种常用建模方法，在对传动系统做一系列假设与简化的基础上，依据对传动系统啮合副间的受力变形分析，获得系统的动态啮合力数学模型；从二齿差摆杆活齿传动受力平衡的基本理论为出发点，根据集中参数法建立传动系统关于误差激励扭转振动的动力学模型。利用MATLAB对二齿差摆杆活齿传动系统的扭转振动模型进行求解，对有误差激励与无误差激励时二齿差摆杆活齿传动系统的动态啮合力进行对比分析；对各单项误差激励的中心轮的位移响应进行分析对比，得出摆杆的长度误差是中心轮位移响应的最大影响因素。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题的来源及其研究背景与研究意义

1.2 二齿差摆杆活齿国内外现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 二齿差摆杆活齿传动齿形设计

2.1 二齿差摆杆活齿传动结构组成及传动原理

2.2 激波器的形成方法

2.3 中心轮的齿形推导

2.4曲率半径分析

2.5 传动角分析

2.6 活齿传动的传动比

2.7 本章小结

第3章 二齿差摆杆活齿传动误差建模分析

3.1 传动误差

3.2 二齿差摆杆活齿传动的原始误差及产生原因

3.3 误差模型的建立

3.4 啮合副误差

3.5 系统传动误差

3.6 摆幅系数对系统传动误差的影响

3.7 各单项误差对系统传动误差的影响

3.8 各单项误差对系统传动比的影响

3.9 本章小结

第4章 二齿差摆杆活齿传动系统动力学建模

4.1 系统的力学模型

4.2 建模假设

4.3 力矩平衡方程

4.4 啮合副处的动态啮合力

4.5 系统扭转振动方程

4.6 本章小结

第5章 误差激励对系统的动力学影响

5.1 求解方法

5.2 二齿差摆杆活齿传动系统动态啮合力响应

5.3 二齿差摆杆活齿传动系统输出位移响应

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢