任意齿差纯滚动活齿传动齿形设计及传动性能研究

发布时间：2017-06-09 13:16

  本文关键词：任意齿差纯滚动活齿传动齿形设计及传动性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：任意齿差纯滚动活齿传动具有传动比范围广、承载能力强、传动效率高和结构紧凑等特点，具有广阔的应用前景。它根据“滑滚替代原理”在组成高副的两运动副元素中形成局部自由度消除相对滑动，解决了啮合副磨损严重的问题；实现任意齿差活齿传动可扩大传动比范围，而且多齿差传动具有受力静、动自平衡的特点，易于实现传动结构的紧凑化设计。本文在任意齿差纯滚动活齿传动原理、齿形设计、啮合特性、受力分析、活齿动态响应、样机设计与仿真等方面做了系统的研究。 由于高次多项式类曲线具有无刚、柔性冲击的特点，为实现任意齿差纯滚动活齿传动，提出了基于五次多项式类曲线的新齿形设计方法。基于转速变换和包络原理，推导出中心轮齿廓方程，制定中心轮避免齿形干涉的设计条件，分析中心轮齿形曲率及曲率半径变化规律，阐释活齿轴半径对中心轮齿形的影响。 针对任意齿差滚动活齿传动机构不同几何形状和运动方式，综合凸轮机构学，运用活齿啮合基本理论，建立表征各类活齿运动规律特点的解析式，推导出统一的齿廓方程，最终建立压力角解析表达式模型。通过仿真分析，得到不同齿形滚动活齿传动机构压力角的变化规律，获取齿形参数对机构压力角的影响关系，确定齿形参数区域，从而使活齿传动机构的压力角达到理想值，获得最大传动效率。 基于弹性小变形及变形协调条件，建立了任意齿差纯滚动活齿传动活齿啮合副间啮合力及接触应力求解的数学模型，求解出活齿与激波凸轮、中心轮和活齿间之间啮合力和接触应力的变化趋势以及传动过程中最高啮合力和最高接触应力的啮合位置；采用弹性动态响应分析方法，建立高次多项式活齿理论运动规律引起的活齿动态响应分析方程，，求解出活齿的位移、速度、加速度响应和加速度响应谱。 根据纯滚动活齿传动原理，对纯滚动活齿传动机构进行结构设计；基于建立的理论分析方法，选择结构与齿形参数，利用CATIA进行三维建模与虚拟样机装配，整机装配良好，验证齿形啮合关系正确与各零件设计尺寸的合理性；将虚拟样机导入ADAMS，分匀速和非匀速转速输入两种情况进行了仿真，仿真结果较好地反映了高次多项式滚动活齿传动的传动特性。
【关键词】：纯滚动活齿传动 任意齿差 五次多项式 齿廓方程 传动性能
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 活齿传动的发展及研究现状11-13
• 1.2 活齿传动概述13-16
• 1.2.1 活齿传动的构成特点13-15
• 1.2.2 活齿传动的优点15-16
• 1.3 本课题研究的意义16-17
• 1.4 论文的主要内容17-19
• 第2章 任意齿差纯滚动活齿传动原理与结构综合19-29
• 2.1 啮合副的组成特征及结构模型19-21
• 2.1.1 啮合副的组成特征19
• 2.1.2 活齿传动机构自由度19-20
• 2.1.3 纯滚动活齿传动啮合副结构20-21
• 2.2 纯滚动活齿传动原理及结构21-23
• 2.3 纯滚动活齿传动的特点23-24
• 2.4 二级纯滚动活齿传动结构综合24-27
• 2.4.1 串联式二级活齿传动的结构25-26
• 2.4.2 并联式二级活齿传动的结构26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 第3章 任意齿差纯滚动活齿传动齿形设计29-41
• 3.1 齿形设计的两类基本问题29-30
• 3.2 激波凸轮齿形设计30-33
• 3.3 中心轮齿形33-35
• 3.4 理论齿廓曲率与曲率半径35-37
• 3.4.1 激波凸轮理论齿廓曲率与曲率半径35-36
• 3.4.2 中心轮理论齿廓曲率与曲率半径36-37
• 3.5 中心轮齿形的影响因素37-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 任意齿差纯滚动活齿传动压力角分析41-54
• 4.1 活齿运动规律方程综合41-43
• 4.2 不同活齿运动规律的通用齿廓方程43-44
• 4.3 滚动活齿传动压力角解析式推导44-46
• 4.4 滚动活齿传动压力角仿真示例46-52
• 4.4.1 活齿架固定，激波凸轮输入，中心轮输出47-50
• 4.4.2 中心轮固定，激波凸轮输入，活齿架输出50-52
• 4.5 本章小结52-54
• 第5章 纯滚动活齿传动啮合力及活齿动态响应分析54-67
• 5.1 纯滚动活齿传动力学模型54-59
• 5.1.1 纯滚动活齿传动力学模型简化54-55
• 5.1.2 啮合区活齿的受力平衡方程55
• 5.1.3 激波凸轮的转矩平衡方程55-56
• 5.1.4 活齿啮合副间的变形协调方程56-58
• 5.1.5 纯滚动活齿传动活齿啮合力求解58-59
• 5.2 滚动活齿传动活齿啮合副间的接触应力59-60
• 5.2.1 活齿啮合副间的接触应力计算模型59-60
• 5.2.2 活齿啮合副间的接触应力分析60
• 5.3 纯滚动活齿传动活齿动态响应分析60-66
• 5.3.1 活齿动态响应分析方程61
• 5.3.2 活齿位移响应分析61-63
• 5.3.3 活齿速度响应分析63-64
• 5.3.4 活齿加速度响应分析64-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 纯滚动活齿传动三维建模与运动学仿真67-76
• 6.1 CATIA 及 ADAMS 软件简介67
• 6.2 纯滚动活齿传动机构参数化建模67-69
• 6.2.1 激波凸轮和中心轮的三维造型68
• 6.2.2 滚动活齿传动机构虚拟装配68-69
• 6.3 滚动活齿传动机构运动学仿真69-75
• 6.3.1 滚动活齿传动虚拟样机模型建立69-70
• 6.3.2 匀速输入运动学仿真结果分析70-73
• 6.3.3 非匀速输入运动学仿真结果分析73-75
• 6.4 本章小结75-76
• 结论76-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果82-83
• 致谢83-84
• 作者简介84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李瑰贤 ,杨伟君 ,李笑 ,刘福利 ,顾晓华;Torsional Vibration of Roller Oscillating Tooth Gear Drive[J];Journal of DongHua University;2002年02期

2 罗玉峰;刘治志;石志新;杨廷力;;一种机械系统动力学响应分析方法[J];工程设计学报;2008年01期

3 田林;徐世杰;;谐波齿轮几何模型参数优化及ADAMS仿真研究[J];工程图学学报;2011年06期

4 王素;白鑫;陈仕贤;;离散齿谐波传动刚轮齿廓曲线优化设计[J];北京航空航天大学学报;2012年12期

5 王素;白鑫;陈仕贤;王春艳;;离散齿谐波传动啮合力及接触应力分析[J];重庆大学学报;2013年01期

6 李瑰贤,杨伟君,顾晓华;滚柱活齿传动的啮合理论及齿廓接触区数值仿真[J];哈尔滨理工大学学报;2001年04期

7 白鑫;王素;;离散齿谐波传动结构及齿形分析[J];机电工程;2012年01期

8 陈仕贤,陈勃,冯骥;复式滚动活齿传动(CORT传动)——RV传动理想的更新换代产品[J];机器人技术与应用;2005年02期

9 黄劲枝;程时甘;陈贤湘;;任意齿差数纯滚动活齿传动[J];机械设计与研究;2008年04期

10 徐礼钜 ,梁尚明 ,刘勇国;摆动活齿传动计算机辅助设计[J];机械传动;2002年01期

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本文编号：435580