不同齿形谐波齿轮传动效率研究及啮合仿真

发布时间：2017-08-21 17:10

  本文关键词：不同齿形谐波齿轮传动效率研究及啮合仿真

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【摘要】：谐波齿轮传动是为适应航天技术发展而得到迅速应用的一种机械传动,它的许多特点是一般传动结构所不能比拟的。传动精度和传动效率是衡量谐波齿轮传动的重要性能指标。国内外的学者对传动精度的研究比较深入,而对传动效率的研究比较少。本文主要介绍了不同齿形谐波齿轮传动效率的求解方法,并对其传动性能进行了比较。首先,通过包络理论和坐标变换的方法得到了渐开线齿形和CTC(circle arc-tangent line-circle arc)齿形的柔轮及刚轮齿廓,利用Matlab软件对两种齿形谐波齿轮传动进行啮合运动和啮合状态仿真,验证是否出现啮合干涉,计算得到了理论啮合弧长和齿对数,并对其啮合侧隙进行求解。然后,选择合适的柔轮、刚轮及波发生器结构形式,选取合适的参数计算了其几何尺寸。通过Pro/E软件进行三维建模,得到了简化后的波发生器模型、柔轮及刚轮模型。同时,对柔轮的应力和疲劳强度进行了理论分析。在理论基础上,通过有限元软件得到了两种齿形柔轮的应力、应变及变形分布规律。最后,介绍了谐波齿轮传统的传动效率计算公式,在此基础上得到了求解波发生器摩擦损耗和轮齿啮合摩擦损耗的方法,分析了影响传动效率的各种因素,提出了改善传动效率的方法。通过实例计算对两种不同齿形的谐波齿轮传动效率进行比较,对如何准确计算谐波齿轮传动效率提供了一定的参考价值。
【关键词】：谐波齿轮 不同齿形 传动效率 应力 摩擦损耗 有限元
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.43
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 谐波齿轮传动简介11-13
• 1.2.1 传动原理11-12
• 1.2.2 传动特点12-13
• 1.3 谐波齿轮传动应用13-14
• 1.4 谐波齿轮传动研究现状14-17
• 1.4.1 谐波齿轮传动国外发展现状14-15
• 1.4.2 谐波齿轮传动国内发展现状15-17
• 1.5 研究背景17-18
• 1.6 研究内容18-19
• 第2章 谐波齿轮共轭齿廓推导及啮合仿真19-34
• 2.1 理论啮合弧长和齿对数19-20
• 2.2 啮合侧隙及干涉分析20-22
• 2.2.1 啮合侧隙理论计算20-22
• 2.2.2 啮合干涉分析22
• 2.3 共轭齿廓求解22-28
• 2.3.1 包络法基本原理22-23
• 2.3.2 坐标变换原理23-25
• 2.3.3 滚刀基准齿形25-26
• 2.3.4 CTC柔轮及刚轮齿廓计算公式26-27
• 2.3.5 渐开线柔轮及刚轮齿廓计算公式27-28
• 2.4 仿真实例28-33
• 2.4.1 MATLAB软件简介28-29
• 2.4.2 CTC齿形柔轮及刚轮齿廓求解29-31
• 2.4.3 啮合运动仿真31
• 2.4.4 啮合状态仿真31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 谐波齿轮结构设计及应力强度分析34-51
• 3.1 引言34
• 3.2 结构设计34-40
• 3.2.1 柔轮结构设计34-36
• 3.2.2 刚轮结构设计36-37
• 3.2.3 波发生器结构设计37-40
• 3.3 三维实体模型的建立40-42
• 3.3.1 Pro/E软件简介40-41
• 3.3.2 三维模型的建立41-42
• 3.4 柔轮的应力和强度分析42-49
• 3.4.1 柔轮的应力分析42-46
• 3.4.2 柔轮的疲劳强度分析46-48
• 3.4.3 计算结果分析48-49
• 3.5 本章小结49-51
• 第4章 谐波齿轮传动柔轮的有限元分析51-62
• 4.1 有限元方法简介51
• 4.2 ANSYS软件简介51-52
• 4.3 有限元模型的建立52-55
• 4.3.1 导入几何模型52-53
• 4.3.2 定义材料数据53-54
• 4.3.3 网格划分54-55
• 4.3.4 施加边界条件55
• 4.4 求解结果及分析55-61
• 4.4.1 柔轮的应力分析55-58
• 4.4.2 柔轮的应变分析58-60
• 4.4.3 柔轮的变形分析60-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 谐波齿轮传动效率研究及摩擦损耗计算62-79
• 5.1 谐波齿轮传动比计算62-63
• 5.1.1 减速结构62
• 5.1.2 增速结构62
• 5.1.3 约等速结构62-63
• 5.2 传统效率计算公式63-64
• 5.3 理论传动效率64-68
• 5.3.1 传动效率计算公式64-67
• 5.3.2 传动效率的影响因素67-68
• 5.4 摩擦损耗理论分析68-72
• 5.4.1 波发生器的摩擦损耗分析68-70
• 5.4.2 轮齿啮合摩擦损耗分析70-72
• 5.5 计算实例72-78
• 5.5.1 有限元模型建立72-75
• 5.5.2 结果分析75-78
• 5.6 本章小结78-79
• 结论79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84

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本文编号：714096