凸轮激波滚动活齿传动的结构设计及整机装配检验

摘要

活齿传动具有结构紧凑、传动比较大、承载能力强以及传动效率较高等特点,由于齿形的多样性可综合出多种形式各异的传动结构,结合不同传动形式已发表了较多的研究文献,主要内容涉及齿形分析与综合、齿形修整与加工、受力分析、传动效率分析及参数设计等[1-8]。此外,针对单级活齿传动速比相对较低的缺憾,为获得较大速比并保证传动结构的紧凑性,文献[5]提出了一种新颖的大速比活齿传动装置,具有组成相对简洁、结构较为紧凑、速比范围较大并具有整机自身静、动平衡的特点。 针对该传动装置,文献[7]分析了装置的传动原理及传动特性,设计了装置的传动结构；文献[8]给出了中心轮的齿形方程及齿形的曲率计算公式,并对曲率分布特点进行了分析。活齿沿活齿架上的活齿槽作径向运动,在实现活齿与中心轮齿廓之间接触啮合的同时推动活齿架转动,在这个过程中,能量消耗较大并分散在整机中,所以改善结构参数,优化结构尺寸及齿形特性,选择较合适的齿形有利于提高整机稳定性。 本文的工作主要围绕凸轮激波滚动活齿传动的理论分析及该装置的设计等方面进行。从介绍该活齿传动的结构特点及传动原理出发,导出了二齿差的凸轮激波复式滚动活齿传动凸轮及中心轮的理论齿形方程；运用啮合原理得出了相应的工作齿形方程,并在已有分析的基础上,分析了结构参数的变化对中心轮工作齿形及齿顶曲率的影响。 基于活齿传动原理,建立了“啮合状态几何模型”,并以此为基础对活齿传动在某一极限状态下的重合度进行了讨论,结合具体示例计算出重合度的大小,分析了结构参数对重合度大小的影响。对凸轮激波活齿减速器的结构进行了设计,给出减速器整体设计方案的设计思路,设计出各零件结构。用PRO/E对凸轮激波复式滚动活齿传动减速器进行了三维建模仿真及整机装配,并对整机装配进行了干涉检验。绘制出了该装置各零部件详细的CAD工程图纸及三维建模图,制造加工出了样机,并进行了整机性能测试。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1行星传动相关领域发展动态

1.2.2活齿传动国内外发展概况

1.2.3活齿减速器的分类及特点

1.2.4活齿啮合副的组成特征及啮合副的结构模型

1.3课题的研究意义

1.4课题研究的主要内容

第2章结构参数对中心轮齿形、齿顶曲率的影响

2.1凸轮激波二齿差滚动活齿传动结构特点及其传动原理

2.2传动比的计算

2.2.1相对角速度法确定传动比

2.2.2转角分析法确定传动比

2.3等效机构的建立

2.4凸轮激波复式滚动活齿传动齿形方程的推导

2.4.1理论齿形方程推导

2.4.2工作齿形方程推导

2.5结构参数对中心轮工作齿形的影响

2.6结构参数对中心轮齿顶曲率的影响

2.7本章小结

第3章凸轮激波滚动活齿传动的重合度分析及活齿架结构设计

3.1啮合状态几何模型的建立

3.2连续传动条件分析

3.3重合度公式的推导

3.4结构参数对重合度的影响

3.5活齿架的结构设计及加工工艺

3.5.1活齿架的结构设计

3.5.2活齿架的加工工艺

3.6本章小结

第4章活齿减速器样机设计及零件的三维建模仿真

4.1 PRO/ENGINEER的选用

4.2整体方案设计思路

4.3零件的结构设计

4.3.1活齿传动部分的设计

4.3.2行星轮系部分的设计

4.3.3传动轴及其余部分的设计

4.4重要零件的配合

4.5中心轮齿形参数化设计

4.5.1中心轮的实体仿真

4.5.2中心轮曲率分析

4.6本章小结

第5章凸轮激波活齿减速器的仿真装配及其装配检验

5.1 PRO/ENGINEER的装配功能

5.2原型样机设计与制造

5.3主要零部件的装配关系

5.4装配干涉检验

5.5样机的实体加工照片

5.6样机性能测试

5.7本章小结

结论

参考文献

附录 凸轮激波复式滚动活齿传动减速器零件图

攻读硕士学位期间发表的论文及获奖情况

致谢