滚滑摆线齿轮传动啮合特性及实验研究

摘要

摆线齿轮是摆线类精密减速器以及摆线泵的关键零部件，摆线齿廓的特性对其传动性能具有重要影响，因此，开展关于摆线齿轮基础啮合理论及构型创新的研究对于提高产品的性能具有重要意义，也一直是该领域的研究热点。　　本文针对摆线啮合副中摆线齿轮与针齿的实际作用中存在的滑动，通过引入一滑动函数来表征该现象，进而提出了一种基于滚滑作用的新型摆线齿廓模型的构建方法，推导了基于滚滑作用的摆线齿廓方程，并对其齿廓特征、啮合特性进行了详细研究，通过理论分析与试验研究证明了该建模方法的可行性和正确性。主要研究内容如下：　　①提出了一种基于滚滑作用的新型摆线齿廓模型的构建方法，通过引入一滑动函数来表征针齿与摆线齿廓之间的滑动。根据微分几何及齿轮啮合理论，推导了基于滚滑作用的摆线齿轮齿廓方程和啮合函数，给出了新型摆线齿轮副的啮合线、重合度、根切判定，分析了齿轮副压力角、诱导法曲率以及滑动率的计算方法，并与传统摆线针轮行星传动进行对比。　　②基于齿轮齿面接触分析理论，建立了滚滑摆线针轮啮合副齿面接触分析（TCA）模型，确定了滚滑摆线轮输出角度及齿轮副间的背隙角，计算滚滑摆线针轮啮合副的传动误差，分析了设计参数中滑动参数、针齿半径、针齿分布圆半径及偏心距对传动误差产生的影响规律。　　③根据赫兹弹性接触理论，列出静力平衡方程并引入变形协调关系，建立了滚滑摆线针轮啮合副承载接触分析（LTCA）模型，分析滚滑摆线针轮啮合副的接触特性；对比滚滑摆线针轮啮合副与传统修形摆线针轮啮合副的接触力及接触应力；分析了设计参数中滑动参数对啮合副之间接触力及赫兹接触应力的影响规律。　　④设计并试制以滚滑摆线齿轮为主要啮合副的RV精密减速器样机，开展其传动误差、传动效率及加速疲劳寿命等传动性能试验研究。测试结果表明该减速器具有较高传动精度、传动效率以及良好的精度保持性等优点，验证了基于滚滑作用的新型摆线齿廓模型构建方法的正确性和可行性。

目录

1 绪 论

1.1 课题研究的背景

1.2.1 精密传动研究现状

1.2.2 摆线齿轮齿廓特性及优化技术研究现状

1.2.3 摆线针轮传动精度研究现状

1.2.4 摆线针轮啮合副受力分析研究现状

1.3 论文的主要研究内容

2 滚滑摆线针轮传动啮合理论研究

2.1 引言

2.2 滚滑摆线齿廓

2.2.1 坐标设定与坐标转换

2.2.2 啮合方程

2.2.3 齿廓方程

2.3 滚滑摆线针轮啮合副啮合特性

2.3.1 啮合线

2.3.2 重合度

2.3.3 根切判定

2.3.4 诱导法曲率

2.3.5 压力角

2.3.6 滑动率

2.4 本章小结

3 滚滑摆线针轮啮合副传动误差分析

3.1 引言

3.2.1 坐标系统设定

3.2.2 共轭接触条件

3.2.3 摆线轮输出角度及针齿背隙

3.2.4 传动误差

3.3 设计参数影响分析

3.3.1 滑动参数k的影响

3.3.2 滑动参数b的影响

3.3.3 针齿半径的影响

3.3.4 针齿分布圆半径的影响

3.3.5 偏心距的影响

3.4 本章小结

4 滚滑摆线针轮啮合副承载接触分析

4.1 引言

4.2 滚滑摆线针轮啮合副承载接触分析(LTCA)模型

4.2.1 赫兹接触理论

4.2.2 静力平衡

4.2.3 受力变形协调条件

4.3 实例分析

4.3.1 齿轮副背隙角及接触力分布

4.3.2 赫兹接触应力及接触刚度

4.3.3 承载传动误差及齿轮副扭转刚度

4.3.4 减速比误差

4.3.5 对比分析

4.4 滑动参数影响分析

4.4.1 滑动参数k的影响

4.4.2 滑动参数b的影响

4.5 滚滑摆线齿轮有限元接触分析

4.5.1 有限元方法介绍

4.5.2 滚滑摆线齿轮有限元分析模型的建立

4.5.3 结果分析

4.6 本章小结

5 样机试制及实验研究

5.1 引言

5.2.1 滚滑摆线齿轮精密减速器设计要求

5.2.2 样机结构设计

5.2.3 样机加工和装配

5.3 样机试验

5.3.1 传动误差测试

5.3.2 传动效率测试

5.3.3 加速疲劳寿命测试

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附 录

A. 作者在攻读硕士期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士期间发表的专利

C. 作者在攻读硕士期间参与的研究项目

D. 学位论文数据集

致 谢