基于非圆齿轮的变速机构设计

摘要

目前，常见的变速器有齿轮变速器、流体传动变速器、电力传动变速器、机械无级变速器等。最常用的齿轮手动变速机构必须有离合器配合，变速过程需要耗费多余时间，而另一种较常用的行星轮自动变速机构在结构上又比较复杂。
　　 本课题在研究非圆齿轮的设计原理与相关技术的基础上，设计了一种以非圆齿轮为主体、无级换挡和多级变速为特点的变速机构。该变速机构具有两个主要特点：一是能够不停顿地进行变速，即在改变主动轮和从动轮的啮合传动比时，无需停止齿轮运转，而是在保持原有转速的前提下，实现换挡，从而提高机构运转效率；二是该变速机构不仅限制于一两个档位的变换，而是可以利用该机构实现多级传动比间的变换。
　　 本课题首先分析了非圆齿轮的基本概念、设计原理与相关技术。随后以非圆齿轮中最具代表性的椭圆齿轮为例，研究了非圆齿轮的计算与设计方法，并用软件对一种基于椭圆齿轮的机构进行了设计、建模和运动仿真。
　　 然后完成了非圆齿轮变速机构各个方面结构与运动的设计计算，主要包括整体结构、变速曲线、从动轮轮齿、变速节曲线上轮齿、过度节曲线上轮齿、传动比、啮合装配、转速、轴向进给速度等装配与运动关系的计算。
　　 接着利用Pro/E软件完成了非圆齿轮变速机构的建模与运动学仿真。在建模方面，主要运用了Pro/E软件的编程功能、参数化设计方式、数据共享等许多高级功能，完成非圆齿轮变速机构的建模。运动学仿真方面，主要是为了验证机构的结构、轮齿啮合和运动情况等。
　　 最后将Pro/E中的非圆齿轮变速机构的模型进行导入ADAMS软件，进行动力学仿真。通过对重力、材料、负载、碰撞等参数的设定，验证变速机构实际运转的可行性。将动力学仿真结果与Pro/E中的理论值进行对比，研究机构改进的方法。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 非圆齿轮的应用

1.3 非圆齿轮的国内外研究现状

1.4 变速器的类型与特色

1.5 课题内容与课题结构

第二章 非圆齿轮的设计原理与相关技术

2.1 非圆齿轮设计

2.1.1 非圆齿轮的基本概念

2.1.2 非圆齿轮的设计原理

2.1.3 椭圆齿轮设计

2.2 非圆齿轮技术

2.2.1 非圆齿轮的精度检查

2.2.2 非圆齿轮的加工

2.2.3 非圆齿轮技术面临的问题

2.2.4 非圆齿轮的三维建模

2.3 本章小节

第三章 非圆齿轮变速机构的设计计算

3.1 总体结构与运转方式设计

3.2 节曲线设计计算

3.2.1 研究内容的归类

3.2.2 节曲线设计计算

3.3 齿形设计计算

3.3.1 从动轮轮齿的变位修正设计

3.3.2 变速节曲线上的轮齿齿形设计

3.3.3 过度节曲线上的轮齿齿彤设计

3.4 木章小节

第四章 非圆齿轮变速机构的Pro/E建模与运动仿真

4.1 Pro/E软件简介

4.1.1 Pro/E建模模块

4.1.2 Pro/E仿真模块

4.2 非圆齿轮变速机构的建模

4.2.1 难点与解决方式

4.2.2 三级从动轮的建模

4.2.3 变速轮齿与过度轮齿的建模

4.3 非圆齿轮变速机构的运动仿真

4.3.1 装配与定义

4.3.2 运动仿真与分析

4.4 本章小节

第五章 非圆齿轮变速机构的ADAMS动力学仿真

5.1 ADAMS软件简介

5.2 将Pro/E中的模型导入ADAMS中进行仿真

5.2.1 将模型由Pro/E导入ADAMS

5.2.2 添加约束与驱动

5.2.3 仿真与结果分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本课题的主要研究工作

6.2 展望

参考文献

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致 谢