仿生齿廓高转矩同步带轮设计方法研究

发布时间：2024-11-02 21:09

　　 针对同步带轮齿廓对带轮承载能力的影响,提出了一种高转矩仿生齿廓同步带轮的设计方法。从树干与地面的拉伸三角样式的仿生连接中获取简化正切曲线,将其作为仿生同步带轮的齿廓,设计出一种有效的描述同步带轮齿廓的参数化方法。使用有限元内嵌优化模块,进行正切曲线的优化,最终得到带轮齿根等效应力最小时的正切曲线参数,并对仿生同步带轮和常规圆弧同步带轮的齿根等效应力进行比较。研究表明,提出的方法可以明显降低同步带轮均布应力,减小齿根应力集中;与圆弧齿廓同步带轮相比,仿生齿廓带轮的载荷分布更合理,承载能力更高。

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【部分图文】：

仿生学研究原型为树木，如图1所示。从树干与地面的承载连接样式中，提取出仿生拉伸三角形，如图2所示，经简化得到正切曲线y=atan(bx)+c，作为同步带轮的齿廓，其中的参数影响正切曲线的斜率和曲率，通过改变参数可以控制正切曲线的形状。图2拉伸三角形

图1树干与地面的承载连接1.2仿生带轮齿廓设计

图3所示为一个带轮齿槽，取对称齿槽的右侧建立仿生学带轮齿廓方程。由图3可知，xB<x≤xA,xA、xB分别为A点和B点的横坐标值；xT<x≤xB,xT为T点的横坐标值。AB段为齿顶圆弧曲线，方程为

初始T点坐标为（1.01,23.35）。齿廓设计离不开作图的辅助，T点预先选择要尽可能合理。在后续优化时，通过多次优化一步步缩小范围，可以减少优化过程的工作量。正切函数的3个参数a、b、c由式（1）～式（5）解出。经过求解得a=1.2441、b=1.8728、c=23.35，....

本文编号：4010139