新型短幅外摆线齿轮减速器的设计研究

发布时间：2017-07-26 03:22

  本文关键词：新型短幅外摆线齿轮减速器的设计研究

  更多相关文章： 齿廓性能 插齿刀 齿面仿真 有限元分析 接触分析 虚拟样机

【摘要】：现代机械传动中齿轮机构应用十分广泛。高端精密机械系统应用领域如医疗器械、航空航天、机器人等迫切需求具有承载能力强、体积小、效率高和传动平稳等优点的微型齿轮减速器。摆线齿廓与渐开线齿廓相比，相同条件下，摆线齿廓不根切齿数小，滑动率小且均匀，更适用于微型齿轮减速器的设计。 国内外对摆线齿廓的研究，主要集中在摆线齿廓理论、摆线齿廓修形和摆线参数优化等方面，获得了多种摆线齿廓。本文以现有各类型摆线齿廓为研究对象，对齿廓的综合性能进行评价，选出最优齿廓，完成了减速器传动方案设计；基于啮合原理，研究摆线修形齿廓在不同等距值情况下，两齿廓啮合状态；重新建立齿廓曲线方程，拟定齿廓参数，，完成了齿轮设计。 根据范成加工原理，建立了插齿刀加工摆线齿轮的加工坐标系，通过矩阵运算得到坐标变换矩阵；采用包络法与运动法分别推导出插齿刀齿廓曲面方程，建立了插齿刀齿廓的数学模型；利用Matlab实现了插齿刀齿廓齿面仿真，在此基础上采用逆向工程设计的方法，将仿真齿面上的空间坐标点输出为Pro/E建模所需的数据点文件，建立了插齿刀单齿模型及其全齿模型。 进行减速器设计，重点分析了减速器关键零件行星架。针对行星架所承受的载荷，提出了在考虑不均载情况下受力矫正以及将轴孔中心处的受力转化为均布于轴孔半圆周面上载荷的方法，确定合理网格划分方式，完成了行星架的静力分析，并且进一步完成了行星架各主要结构参数对其性能影响的研究，为行星架结构优化设计提供依据。 针对齿轮齿面的非线性接触问题，采用有限元法对齿面啮合接触状况进行研究，将施加于齿轮的载荷由转矩转化为施加于齿轮中心孔节点处的集中力，获得齿轮接触的真实应力场，完成了齿面接触分析。为避免共振现象的发生，对转速较高的输入轴和齿轮进行了模态分析。 完成减速器的虚拟样机设计，对样机进行干涉检查，根据检查结果完善减速器结构；对样机进行运动仿真，通过仿真结果验证结构设计的正确性，最终完成了微型减速器设计。
【关键词】：齿廓性能 插齿刀 齿面仿真 有限元分析 接触分析 虚拟样机
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题的研究目的与意义9
• 1.2 国内外发展历史及研究现状9-15
• 1.2.1 摆线齿廓及齿轮传动发展历史9-11
• 1.2.2 摆线齿廓及齿轮传动国内外研究现状11-15
• 1.3 本课题的主要研究内容15-17
• 第2章 摆线齿廓性能评价与传动方案设计17-35
• 2.1 引言17
• 2.2 摆线齿廓的综合性能评价17-22
• 2.3 传动方案设计22-28
• 2.3.1 方案一研究及效率计算23-26
• 2.3.2 方案二研究及效率计算26-28
• 2.4 齿廓曲线等距值研究28-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 短幅外摆线齿轮插齿刀齿廓设计35-47
• 3.1 引言35
• 3.2 插齿加工坐标系的建立35-36
• 3.3 插齿刀齿廓模型建立36-43
• 3.3.1 包络法建立齿廓模型36-40
• 3.3.2 运动学法建立齿廓模型40-43
• 3.4 插齿刀齿面仿真建模43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 减速器关键零件有限元分析与虚拟样机建造47-71
• 4.1 引言47
• 4.2 行星架有限元分析47-62
• 4.2.1 行星架受力情况分析计算47-50
• 4.2.2 行星架有限元模型的载荷计算50-51
• 4.2.3 行星架建模51
• 4.2.4 行星架有限元模型的求解与分析51-55
• 4.2.5 行星架主要参数对行星架受力及变形的影响55-62
• 4.3 输入轴模态分析62-63
• 4.4 齿轮接触分析及模态分析63-66
• 4.4.1 齿轮接触分析63-66
• 4.4.2 齿轮模态分析66
• 4.5 减速器虚拟样机建造与仿真66-69
• 4.5.1 减速器建模与虚拟装配66-68
• 4.5.2 减速器运动仿真68-69
• 4.6 本章小结69-71
• 结论71-73
• 参考文献73-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 关天民,万朝燕;三片摆线轮新型针摆传动及其受力分析[J];大连铁道学院学报;1999年03期

2 姚文席,谭月胜,张春燕;一种摆线齿轮齿形设计方案[J];工具技术;2002年03期

3 赵明晶;宋明义;;摆线圆柱齿轮传动的设计计算[J];光学机械;1989年06期

4 于影,于波,陈建新,胡胜海;摆线针轮行星减速器的优化设计[J];哈尔滨工业大学学报;2002年04期

5 孙鲁涌，慎励进;仪表圆弧齿轮平均滑动率的计算[J];机电工程;1994年03期

6 张东生;关天民;;FA针摆传动摆线轮参数化设计[J];机械传动;2006年03期

7 李远庆;;没有针轮的摆线变速机[J];机械传动;2006年04期

8 李远庆;;准纯滚动啮合的泛摆线齿轮传动[J];机械传动;2010年11期

9 刘令涛;焦永和;张春林;;范成法加工内平动全摆线齿轮分析[J];机械设计;2010年04期

10 秦广乐;朱华;陈晓辉;叶圣伟;;基于ANSYS的采煤机摆线齿轮的模态分析[J];煤矿机械;2011年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2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

2 尚珍;高可靠性行星齿轮传动设计技术及均载研究[D];机械科学研究总院;2009年

本文编号：574570