基于运动几何学的谐波齿轮传动齿形的研究

摘要

该文在有限元法对谐波齿轮传动柔轮位移场计算分析的基础上,对载荷作用下谐波齿轮传动的运动几何关系以及齿形设计和啮合性能进行了研究.文中首先参考文献[4]建立了载荷作用下的谐波齿轮传动运动传递模型,通过讨论柔轮轮齿、刚轮轮齿及波发生器三个坐标系的几何运动关系,得出柔轮轮齿、刚轮轮齿及波发生器在啮合运动过程中的运动关系.然后推导出了负载条件下的谐波齿轮传动瞬时传动比(输出轴端的瞬时传动比和啮合端的瞬时传动比)的计算公式,这两种瞬时传动比之间可以进行传递.通过分析谐波齿轮传动中柔轮在空载和负载时的强迫位移和受负载的状况,根据适当的假设,模拟了强迫位移,研究了边界条件,建立了柔轮的板壳元有限元分析模型,进行了柔轮位移场分析计算.根据该文所建立的负载条件下谐波齿轮传动运动传递模型,对载荷作用下单齿啮合情况进行了研究.在载荷作用下单齿啮合时,柔轮轮齿和刚轮轮齿之间的运动规律取决于柔轮受载下的变形形状和啮合端与输出端的转角关系,而与柔轮和刚轮所采用的齿形没有关系.在载荷作用下,啮合端的齿对瞬时传动比出现不连续.最后,根据S齿形的形成原理,分别采用空载条件和负载条件的有限元数据设计了刚轮齿形,并且通过包络法求出了刚轮齿形的共轭柔轮齿形.利用计算机仿真技术分析了空载和负载下得到的两种共轭齿形的啮合性能,得到结论:由负载条件所得到的齿形,在空载和负载两种不同情况下的啮合性能均较好.

目录

文摘

英文文摘

1.绪论

§1.1论文背景

§1.2谐波齿轮传动的几何理论和运动学的研究

§1.3喈波齿轮传动齿形的研究

§1.4柔轮位移场的研究

§1.5本文的主要工作

2.载荷作用下的谐波齿轮传动几何运动学模型

§2.1建立模型的前提假设

§2.2谐波齿轮传动的原理模型

§2.3谐波齿轮传动的坐标变换

§2.4载荷作用下的柔轮变形与输出的映射关系

§2.5载荷作用下的谐波齿轮传动传动比

§2.6本章小结

3.柔轮位移场的有限元计算和分析

§3.1有限元分析模型的建立

§3.2柔轮壳体位移的有限元计算结果及误差分析

§3.3本章小结

4.有限元数据的处理

§4.1概述

§4.2余弦曲线逼近平面曲线的鞍点规划

§4.3多段曲线逼近平面曲线的鞍点规划

§4.4本章小结

5.载荷作用下的谐波齿轮传动几何运动特性

§5.1柔轮轮齿的瞬时回转中心及其特性

§5.2载荷作用下的瞬心线及其特性

§5.3载荷作用下的瞬时传动比

§5.4本章小结

6.谐波齿轮传动的齿形设计及啮合特性分析

§6.1柔轮轮齿相对于刚轮轮齿的运动轨迹

§6.2刚轮齿形的设计

§6.3谐波齿轮传动共轭齿形的求解

§6.4齿对啮合特性分析

§6.5本章小结

7.结论与展望

参考文献

致谢