高承载谐波齿轮传动设计与制造技术的研究

发布时间：2017-05-24 13:20

  本文关键词：高承载谐波齿轮传动设计与制造技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对航天高过载工况下渐开线齿形谐波传动存在齿根应力集中、啮合区间小、承载能力低等问题,本文提出了一种新齿形,重点对刚、柔轮及其刀具齿形的参数化设计,啮合特性的分析等方面进行了研究。首先,通过刚、柔轮及其刀具齿廓曲线的理论推导,制定新齿形谐波传动设计的技术路线：以圆弧-直线-圆弧作为滚齿刀法面基准齿形,由齿廓法线法求解柔轮齿形,包络法求解刚轮齿形,再利用齿廓法线法由刚轮齿形推导插齿刀的齿廓曲线。在此基础上,基于Matlab_GUI编写了参数化设计与分析软件,对同时啮合齿对数、啮合侧隙、最大啮入深度以及承载能力、轮齿比压等特性进行了研究,并分析了径向变形系数、变位系数等啮合参数对啮合性能的影响。在共轭齿廓求解的过程中,提出有限元法求取变形函数,并分析其与传统求解选取的余弦函数之间的误差,比较两种方法所求刚轮齿廓的差异。对齿宽方向不同截面的刚轮齿廓形状进行讨论,为加工刚轮时的齿廓修形提供参考。其次,考虑制造方便、批量生产等因素,为减少刀具的数量,对刀具的通用性进行初步研究,分析了由同把刀具加工的不同型号谐波齿轮的啮合特性。最后,结合实验,对比新齿形谐波齿轮减速器和渐开线齿形的工作特性,结果显示新齿形在机械效率、极限承载、扭转刚度等多个方面均优于同种型号的渐开线齿形。
【关键词】：非渐开线齿形 参数化设计 啮合特性 变形函数 刀具
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.43
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景及意义8
• 1.2 谐波齿轮传动的特点及应用8-9
• 1.3 谐波齿轮传动齿形的发展概况9-10
• 1.4 谐波齿轮的研究现状10-12
• 1.4.1 啮合原理的研究10-11
• 1.4.2 柔轮疲劳强度与应力的研究11
• 1.4.3 谐波传动结构优化的研究11-12
• 1.4.4 加工制造工艺的研究12
• 1.4.5 传动精度的研究12
• 1.5 主要研究内容12-14
• 2 共轭齿廓的理论设计与分析14-30
• 2.1 新齿形谐波传动基准齿形的设计14-16
• 2.2 共轭齿廓的理论推导16-20
• 2.2.1 齿廓法线法求解柔轮齿形17-18
• 2.2.2 包络法求解刚轮齿形18-19
• 2.2.3 刚轮插齿刀齿廓曲线的求解19-20
• 2.3 柔轮齿形和刚轮齿形数值解的拟合20-22
• 2.3.1 拟合曲线形式的确定21
• 2.3.2 最小二乘法的应用21-22
• 2.4 啮合特性分析22-29
• 2.4.1 同时啮合齿对数22-24
• 2.4.2 啮合侧隙24-28
• 2.4.3 最大啮入深度28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 基于Matlab_GUI的新齿形谐波传动参数化设计与分析30-46
• 3.1 Matlab_GUI的总体框架30-31
• 3.2 软件主要功能模块31-36
• 3.2.1 基本参数输入模块31-32
• 3.2.2 共轭齿廓求解模块32-35
• 3.2.3 局部啮合仿真模块35-36
• 3.2.4 啮合特性分析模块36
• 3.3 应用实例分析36-42
• 3.3.1 共轭齿廓求解结果37-40
• 3.3.2 局部啮合仿真结果40-41
• 3.3.3 啮合特性分析结果41-42
• 3.4 啮合参数对啮合特性的影响分析42-45
• 3.4.1 径向变形系数对啮合特性的影响42-44
• 3.4.2 变位系数对啮合特性的影响44-45
• 3.5 本章小结45-46
• 4 变形函数的分析46-56
• 4.1 变形函数的理论推导46-48
• 4.2 有限元法求取变形函数48-53
• 4.2.1 有限元模型的建立48-50
• 4.2.2 定义约束条件50
• 4.2.3 有限元结果分析50-51
• 4.2.4 拟合变形函数51-53
• 4.2.5 刚轮齿廓的求解结果比较53
• 4.3 刚轮的空间齿廓53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 新齿形谐波传动轮齿加工刀具的设计56-67
• 5.1 柔轮滚齿刀的设计56-58
• 5.1.1 圆弧滚刀滚切的基本原理56-57
• 5.1.2 滚齿刀的结构设计57-58
• 5.2 刚轮插齿刀的设计58-62
• 5.2.1 插齿刀的结构设计58-60
• 5.2.2 插齿刀参数验算60-62
• 5.3 刀具通用性的研究62-66
• 5.3.1 刀具通用性的难点分析62-63
• 5.3.2 通用刀具的可行性验证63-66
• 5.4 本章小结66-67
• 6 新齿形与渐开线齿形谐波传动的特性比较分析67-77
• 6.1 啮合性能的比较67-68
• 6.2 力学性能的比较68-70
• 6.2.1 有限元模型的建立68-69
• 6.2.2 定义约束条件69
• 6.2.3 有限元结果分析69-70
• 6.3 实验比较70-76
• 6.3.1 实验台的搭建71-73
• 6.3.2 实验结果的比较73-76
• 6.4 本章小结76-77
• 7 总结77-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-84
• 附录84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 钟健;谢金瑞;;基于精度与承载能力的谐波传动多目标优化设计[J];光学精密工程;2008年05期

2 辛洪兵;圆弧齿廓谐波齿轮传动齿形设计中的几个问题[J];机械传动;1999年02期

3 辛洪兵,赵罘,秦宇辉;谐波齿轮传动系统非线性扭转振动分析[J];机械科学与技术;2005年09期

4 吴伟国;于鹏飞;侯月阳;;短筒柔轮谐波齿轮传动新设计新工艺与实验[J];哈尔滨工业大学学报;2014年01期

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1 周辉;机电伺服系统中高过载谐波齿轮传动承载特性的研究[D];南京理工大学;2011年

  本文关键词：高承载谐波齿轮传动设计与制造技术的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：390917