次摆线滚轮齿条传动的啮合原理与力学性能研究

发布时间：2017-11-26 17:11

  本文关键词：次摆线滚轮齿条传动的啮合原理与力学性能研究

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【摘要】：本课题面向工业机器人移动系统对高精度、高速及大行程传动装置的需求,提出次摆线滚轮齿条传动,该传动具有高精度、低回差、运转稳定等优点,在工业机器人、自动化生产线等的移动系统中具有广阔的应用前景。本课题围绕次摆线滚柱齿条传动的齿形综合理论、啮合特性分析、力学性能分析及有限元仿真等内容进行较为系统的研究,以期形成次摆线滚柱齿条传动比较系统的理论和应用成果,同时本课题的研究工作对该机构的设计制造、性能优化及生产应用都具有广泛的指导意义。首先,针对次摆线滚轮齿条传动的齿形理论及啮合特性进行综合研究。依据次摆线的生成原理,考虑滚柱-次摆线齿啮合规律,建立次摆线理论齿形方程、实际齿形方程及齿形曲率方程、曲率半径方程;基于次摆线齿形曲率半径变化规律及动态啮合过程,推导出齿廓不根切条件。其次,依据齿形啮合原理,推导出压力角计算公式,并讨论多齿啮合状态下,次摆线齿廓压力角的动态变化规律;基于滚柱与次摆线齿条的啮合分析,考虑重合度因素,得出正确啮合条件、连续传动条件;综合齿形结构及传动特性的影响因素,讨论齿形设计关键参数的优化控制范围。然后,针对次摆线滚轮齿条传动啮合副载荷及应力进行综合研究。考虑多齿啮合的静不定问题,建立啮合副力学模型,根据啮合副变形协调条件和滚轮力矩平衡条件,推导出啮合力公式,并分析啮合力的变化规律及啮合滚柱间的载荷分配;对该传动进行应力研究,推导出啮合副接触应力、滚柱及次摆线齿根处弯曲应力的计算公式;基于赫兹接触模型和韦伯模型,对滚柱、次摆线轮齿进行变形分析。最后,利用Pro/E软件建立次摆线滚轮齿条机构三维模型,并对该传动进行啮合仿真,验证齿形建模与啮合等理论推演的正确性。利用ANSYS软件建立不同啮合位置对应的啮合副有限元模型,依次对各模型进行有限元仿真计算。通过滚柱与次摆线齿啮合过程的有限元仿真,验证啮合副力学建模及受力分析结果的合理性。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41

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