非圆摆线针轮传动的设计及分析

发布时间：2017-05-27 13:13

  本文关键词：非圆摆线针轮传动的设计及分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：非圆摆线针轮副是在非圆渐开线齿轮和摆线针轮基础上提出的一种全新的非圆齿轮副，其结合了非圆渐开线齿轮副与摆线针轮传动的特点，能够实现平行轴间的变传动比传动。非圆摆线针轮副具有结构简单紧凑、加工方便、造价低及维修方便等优点，从而可以拓展非圆齿轮的应用范围。因此，对非圆摆线针轮传动的研究具有重要的意义。本论文的工作是对非圆摆线针轮传动的原理、设计、特性分析以及参数化设计程序展开研究。 根据齿轮啮合原理，研究了非圆摆线针轮传动的原理，确定了非圆摆线针轮传动的啮合坐标系，阐述了非圆摆线轮共轭齿廓的形成及椭圆外摆线。建立了非圆针轮齿廓方程及刀具齿廓方程，利用坐标变换和齿廓共轭原理，根据圆柱针轮刀具的齿廓方程，，结合非圆齿轮加工走刀轨迹及啮合方程，推导出了非圆摆线轮的齿廓方程，建立起非圆摆线针轮传动的数学模型。 基于非圆摆线针轮传动的数学模型，研究了齿廓曲线的数值解法。建立了非圆摆线针轮传动基本几何参数的计算方法；选取一系列几何参数进行非圆摆线针轮传动的设计。运用Matlab软件的编程和数值计算功能实现了非圆摆线针轮副的完整齿廓建模，结合SolidWorks软件实现非圆摆线针轮副三维实体建模。 对偏心椭圆摆线针轮副和高阶椭圆摆线针轮副进行特性分析。分别探讨了偏心椭圆和高阶椭圆摆线针轮副的运动学特性、啮合角特性以及摆线轮载荷特性。通过对比分析，总结出节曲线、传动比、角速度、角加速度、啮合角、摆线轮所受扭矩、法向力、圆周力以及径向力随摆线轮转角的变化规律，研究它们与基本几何参数的关系。建立了非圆摆线针轮传动的虚拟样机，分析该设计实例的运动学特性，通过仿真实验结果与理论计算结果的对比，验证了非圆摆线针轮传动原理与设计方法的正确性。 基于范成包络原理，在SolidWorks平台上使用Visual Basic语言进行二次开发，完成了非圆摆线针轮副的参数化设计程序。实现了非圆针轮和非圆摆线轮的参数化设计，并能够实现非圆渐开线齿轮的参数化设计。探讨了非圆摆线针轮副的工程应用实例，可以把非圆摆线针轮副应用到变传动比自行车传动机构中。
【关键词】：非圆齿轮 摆线针轮传动 销齿传动 参数化设计 特性分析
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景及研究意义8-11
• 1.1.1 课题的研究背景8-10
• 1.1.2 课题的研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 非圆渐开线齿轮研究现状12
• 1.2.2 摆线针轮研究现状12-13
• 1.3 主要研究内容13-14
• 1.4 本章小结14-16
• 2 非圆摆线针轮传动原理与齿廓求解16-28
• 2.1 引言16-17
• 2.2 齿轮副传动原理17-19
• 2.2.1 传动原理17-18
• 2.2.2 共轭齿廓的形成18
• 2.2.3 椭圆外摆线18-19
• 2.3 节曲线与齿顶齿根曲线19-22
• 2.3.1 齿轮副的节曲线方程19-21
• 2.3.2 摆线轮的齿顶曲线与齿根曲线21-22
• 2.4 齿廓求解22-27
• 2.4.1 非圆针轮齿廓22-23
• 2.4.2 刀具的齿廓23
• 2.4.3 非圆摆线轮齿廓23-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 非圆摆线针轮传动设计28-38
• 3.1 齿廓的数值解法28-29
• 3.2 齿轮副基本参数29-31
• 3.3 非圆摆线针轮副设计31-36
• 3.4 本章小结36-38
• 4 非圆摆线针轮传动特性分析38-60
• 4.1 非圆摆线针轮副运动学特性分析38-45
• 4.1.1 基本结构参数的选择38-39
• 4.1.2 节曲线特性39-40
• 4.1.3 传动比特性40-42
• 4.1.4 从动轮角速度特性42-43
• 4.1.5 从动轮角加速度特性43-45
• 4.2 啮合角的计算与变化特性分析45-48
• 4.2.1 啮合角的计算45-46
• 4.2.2 基本结构参数对啮合角的影响46-48
• 4.3 非圆摆线针轮副载荷分析48-57
• 4.3.1 齿轮副受力计算48-50
• 4.3.2 基本参数对输入扭矩的影响50-52
• 4.3.3 齿廓受力分析52-57
• 4.4 虚拟样机分析57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 非圆摆线针轮传动参数化设计程序与应用实例60-74
• 5.1 参数化设计程序60-67
• 5.1.1 程序总体设计60-61
• 5.1.2 非圆针轮参数化设计模块61-62
• 5.1.3 非圆摆线轮参数化设计模块62-65
• 5.1.4 非圆渐开线齿轮参数化设计模块65-66
• 5.1.5 图形仿真模块66-67
• 5.2 应用实例67-72
• 5.3 本章小结72-74
• 6 结论与展望74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-82
• 附录82
• 作者在攻读学位期间发表的论文目录82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 程爱明;张春林;赵自强;;一种新型齿廓曲线的探讨[J];北京理工大学学报;2010年03期

2 胡赤兵;刘浩;苑明杰;刘永平;;非圆齿轮加工及使用误差分析[J];兰州理工大学学报;2013年05期

3 范扬波;销齿传动在包装机械中的应用[J];包装与食品机械;1998年05期

4 陈兵奎;房婷婷;李朝阳;王淑妍;;摆线针轮行星传动共轭啮合理论[J];中国科学(E辑:技术科学);2008年01期

5 杨世平;;基于VB的非圆齿轮CAD/CAM系统研究与开发[J];机械科学与技术;2008年08期

6 吴序堂，王贵海;非圆齿轮传动及其应用[J];机械设计;1995年07期

7 关天民,雷蕾,施晓春;摆线针轮行星传动减速器可靠性评价体系的研究[J];机械工程学报;2001年12期

8 关天民,孙英时,雷蕾;二齿差摆线针轮行星传动的受力分析[J];机械工程学报;2002年03期

9 汤修映,李伟,王彩梅;行星摆线针轮减速机构的动力学虚拟仿真[J];农业机械学报;2004年01期

10 杨显宏;;销齿传动齿轮的设计与结构分析[J];煤矿机械;2013年08期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 蒙运红;2K-H型摆线针轮行星传动性能理论的研究[D];华中科技大学;2007年

  本文关键词：非圆摆线针轮传动的设计及分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：400051