活齿端面谐波齿轮非对称齿形的啮合研究

发布时间：2020-07-25 11:07

【摘要】： 活齿端面谐波齿轮传动属于空间的活齿传动机构，可以从根本上克服传统的径向谐波齿轮传动中柔轮的变形与其承载能力之间的矛盾，从而能够大幅度地提高所传递的功率，并且还能保留径向谐波齿轮传动的所有优点。这种新型的活齿传动装置已申请了中国发明专利，专利申请号为200410012992.6。本文首先介绍了谐波齿轮传动和活齿传动的结构和发展状况，并在此基础上介绍了活齿端面谐波齿轮的结构和工作原理，重点介绍了非对称齿形的结构和各种常见的形式，最后推导了非对称齿形的齿形方程以及波发生器端面凸轮和端面齿轮的齿形方程，并对波发生器和端面凸轮进行修形，得出修形方程。本文主要对非对称齿形进行研究，得出以下结论： (1)本文提出了非对称齿形的概念，列举了一些比较常见的非对称齿形的结构形式和特点，根据实际的需要来进行选择不同类型的非对称齿形。 (2)本文分析了在单齿传动和多齿传动中，可以选用的非对称齿形的不同形式，提出非对称齿形在应用中需要注意的几类问题。 (3)在前面对对称齿形齿面方程研究的基础上，更进一步的研究和补充了非对称齿形的齿面方程以及波发生器凸轮和端面齿轮的齿面方程，为后续的研究打下基础。 (4)在前面对对称齿形修形处理研究的基础上，更进一步的研究和补充了非对称齿形情况下对波发生器凸轮和端面齿轮的齿面的修形，并推导出其修形后的齿面方程，为后续的研究打下基础。此外，文中还对进一步研究非对称活齿端面谐波齿轮的相关课题进行了讨论和展望。对于非对称齿形所得出的结果，为活齿端面谐波齿轮的活齿部分的应用提供了理论依据，为这种新型活齿传动装置的研制和推广打下了良好的基础。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH132.41
【图文】：

工作原理图,柔轮,波发生器,齿距

柔轮位移一个齿距。依此类推，波发生器相对刚轮转动一周时，柔轮相对刚轮的位移为两个齿距。若将柔轮固定，使刚轮为从动件时，其啮合过程完全类同，但刚轮将沿着与波发生器相同的旋转方向旋转。如图1.2所示。完全啮入脱开脱开鲤完全啮入图1.2径向谐波齿轮传动的工作原理图1一刚轮2一波发生器3一柔轮柔轮齿与刚轮齿在节圆处的啮合过程如同两个纯滚动(无滑动)的圆环一样，两者在任何瞬间，在节圆上转过的弧长必须相等。由于柔轮比刚轮在节圆周长上少了两个齿距，所以柔轮在啮合过程中，就必须相对刚轮转过两个齿距的角位移，这个角位移就是减速器输出轴的转动，从而就可以实现减速的目的[4]图1.2是采用椭圆柔性滚珠轴承的凸轮波发生器的谐波齿轮传动的工作原理图。因柔轮变形后，其上各点相对于未变形柔轮的运动，在以变形长轴为起点展开后，近似呈一具有两个全波的余弦曲线，故称为双波传动，依此类推，可有单波，三波，……，等等。考虑到柔轮的疲劳寿命和传动的结构尺寸，一般波数不大于3。径向式谐波齿轮传动机构通常由波发生器三个基本构件所组成(见图1.1)。在谐波齿轮传动中，波发生器H旋转一圈

波发生器,端面凸轮,齿面方程,坐标系

4.1波发生器端面凸轮齿面方程 4.1.1坐标系的建立为了研究的方便，建立与波发生器固连的坐标系口，一x，一夕，一21如图4.1(波数U=2)所示，并对x，、夕，、z，轴的位置和正方向规定如下:以波发生器的中心线为21轴，并以从波发生器指向端面齿轮的方向为正方向;以波发生器端面凸轮的某一个齿底所在的直线为xl轴，该直线与z，轴垂直相交，交点即为坐标系的原点，x

端面齿轮,齿面方程,端面凸轮,波发生器

心线(z轴)垂直相交，属于阿基米德螺旋面的一种特殊形式，因此，式(4一7)还可以进行简化。从以上的分析中可以看出，如果采用垂直相交于z轴的直母线r作为母线，那么在图4.3中占=0，因此，波发生器端面凸轮的齿面是一种特殊的阿基米德螺旋面，由式(4一7)可以很容易地推导出这种螺旋面的表达式为}‘1少LZ=uCOS尹 =uSln尹二P尹(4一8)由于波发生器端面凸轮的齿面是头数为U的多头螺旋面(特殊的阿基米德螺旋面)，而且由右旋和左旋两部分组成。对于波发生器端面凸轮齿面的右旋螺旋面hUPl二二二—艺人1兀因此，由式(4一8)可以求出波发生器端面凸轮齿面的右旋螺旋面在o，一x，一yl一z，坐标系中的表达式为(4一9)怖n

【参考文献】