周向扭矩-轴向传力系统—摆线钢球减速器的运动学、力学分析与综合研究

摘要

该文主要讨论了一种新型传动装置——双摆线钢球行星传动减速器的运动学与力学问题.通过对摆线钢球行星传动减速器的运动学分析与综合,给出了内、外摆线满足定比传动的啮合条件、正确啮合条件并利用MATHCAD进行了计算机仿真验证;建立了传动比公式、内外摆线理论齿廓曲线和实际齿廓曲线方程、曲率半径计算式以及内、外摆线啮合过程中钢球的位置方程,并根据减速器的啮合副结构和钢球运动状态,分析论证了这种传动装置的无回差传动、重合度大等传动特性.通过对行星盘、中心盘和钢球组成的钢球摆线槽啮合副,行星盘、输出盘和钢球组成的钢球环形槽啮合副工作状况的分析研究,建立了多钢球啮合的力学模型,指出它们均属于点接触且属于过约束空间力系;对中心盘、行星盘、钢球、转臂轴承、输出机构进行了详细的静力学分析与计算,分析确定了摆线钢球行星传动的主要失效形式,导出了中心盘、行星盘及输出机构的接触强度、刚度的计算公式;根据传动的输出力矩(或输入功率)推导出间隙调节力矩的理论计算公式;利用啮合功率法,研究分析了摆线钢球行星传动的功率以及传动效率计算公式.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1行星传动的发展、特点及应用

1.2课题的提出及意义

第二章摆线齿廓的啮合原理及CAD仿真

2.1行星传动综合

2.2摆线钢球行星传动的构造及传动原理

2.2.1原型机构的综合

2.2.2摆线钢球行星传动减速器的结构、工作原理及特点

2.3摆线齿廓的分析与综合

2.3.1理论外摆线齿廓的形成方法

2.3.2理论内摆线齿廓的形成方法

2.3.3 MATHCAD软件介绍

2.3.4理论内、外摆线齿廓形成的MATHCAD动态仿真

2.4摆线齿廓啮合传动过程的分析与综合

2.4.1实现定传动比的条件

2.4.2正确啮合条件

2.4.3内、外摆线啮合的CAD仿真

2.5运动分析与传动比计算

2.6传动特性分析

2.6.1无回差传动

2.6.2重合度

2.6.3啮合效率

第三章摆线齿廓方程及其齿廓曲线特性分析

3.1摆线理论齿廓方程的建立

3.1.1内、外摆线理论齿廓方程的建立

3.1.2正确啮合时内、外摆线方程之间的关系

3.2实际齿廓曲线方程

3.2.1外摆线实际齿廓曲线方程

3.2.2内摆线实际齿廓曲线方程

3.2.3实际内、外摆线齿廓与钢球之间的啮合关系

3.3摆线齿廓曲线特性参数的分析与选择

3.3.1内、外摆线齿廓曲率半径公式及其关系

3.3.2内、外摆线轮理论齿廓过切问题

3.3.3摆线齿数(波数)的选择

3.3.4滚圆半径r的选择

3.3.5短幅系数K的选择

3.4摆线与钢球啮合中的钢球位置方程

第四章摆线钢球行星传动减速器的力学分析与计算

4.1啮合副处钢球与内摆线槽接触点的力分析

4.2啮合副处钢球与外摆线槽接触点的力分析

4.3钢球与内摆线盘(或输出盘)上环形槽接触点的力分析

4.4转臂轴承与行星盘之间的力分析

4.4.1钢球对内摆线盘滚道作用力F1的合力

4.4.2钢球对环形槽作用力Q1的合力

4.4.3转臂轴承对内摆线行星盘的作用力

4.5摆线钢球行星传动间隙调节力矩的分析与计算

4.5.1啮合副间隙

4.5.2间隙调节力矩的分析与计算

4.6摆线钢球行星传动减速器的动力学初步分析

4.6.1扭矩引起的扭转振动的分析与计算

4.6.2不平衡质量离心惯性力引起的振动分析与计算

第五章摆线钢球行星传动减速器的强度分析与计算

5.1摆线钢球行星传动减速器的失效分析及材料的选择

5.1.1减速器的主要失效形式

5.1.2减速器材料的选择及热处理

5.2减速器主要零件的接触疲劳强度分析与计算

5.2.1外摆线槽齿面接触疲劳强度分析与计算

5.2.2内摆线槽齿面接触疲劳强度分析与计算

5.2.3输出机构环形槽接触疲劳强度分析与计算

5.3内摆线盘的刚度分析与计算

5.4转臂轴承的选择及寿命计算

第六章摆线钢球行星传动减速器的效率分析

6.1啮合功率

6.2 K-H-V型双摆线钢球行星传动减速器的效率的计算

6.2.1轴承损失系数ψzH的确定

结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文