【摘要】：諧波齒輪傳動是通過波發(fā)生器使柔輪發(fā)生可控的彈性變形波來實現(xiàn)運動或動力的傳動,其傳動原理與剛性齒輪傳動有本質(zhì)的區(qū)別。故諧波齒輪傳動具有傳動比大,嚙合齒數(shù)多,傳動效率高,傳動精度高且回差小等優(yōu)點。已廣泛應(yīng)用在航空航天、工業(yè)機器人、機床儀表、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。合理的齒形參數(shù)是保證其傳動精度的前提,評價齒形參數(shù)優(yōu)劣的指標(biāo)主要是齒間側(cè)隙與嚙合力分布。本文圍繞嚙合側(cè)隙與嚙合力分布進行研究。首先,改進現(xiàn)有側(cè)隙計算方法。建立坐標(biāo)變換下的齒廓方程,提出基于周向位移定位的側(cè)隙算法;采用精確算法迭代計算裝配變形后柔輪齒根位置,提出基于弧長定位的側(cè)隙算法。這兩種側(cè)隙方法較已有方法更加吻合有限元模型的側(cè)隙結(jié)果�；谌彷喿冃蔚闹蹦妇�假定,求解柔輪筒體的空間錐度變形,建立空間嚙合的側(cè)隙理論計算方法。其次,用理論方法和實體單元有限元模型分別求解柔輪嚙合點的嚙合剛度矩陣。根據(jù)薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)、圓盤扭轉(zhuǎn)、階梯梁彎曲理論的能量法,理論推導(dǎo)柔輪嚙合點受到單位周向力時,柔輪筒體的扭轉(zhuǎn)變形位移和齒體變形位移。為真實反映柔輪嚙合柔度的變化趨勢,在實體單元有限元模型的柔輪嚙合點上施加單位周向力,提取嚙合點周向位移,構(gòu)建嚙合點的柔度矩陣,求逆獲得嚙合剛度矩陣。最后,根據(jù)剛輪周向位移、柔輪嚙合點周向位移和齒廓間的空載側(cè)隙三者之間的平衡和幾何關(guān)系,提出基于空載側(cè)隙和線性嚙合剛度矩陣的嚙合力理論迭代算法。通過逐步增大的剛輪轉(zhuǎn)動位移,迭代計算負載側(cè)隙和嚙合力分布。由于理論算法采用的線性嚙合剛度矩陣沒有考慮嚙合剛度隨嚙合力增大的非線性影響,特別是不同嚙合力對雙圓盤波發(fā)生器作用下的包角范圍改變引起的嚙合剛度的非線性變化。為驗證本文理論算法,分別建立實體單元的平面齒廓和三維齒廓有限元模型,利用有限元非線性接觸分析,數(shù)值求解負載側(cè)隙和嚙合力。研究發(fā)現(xiàn):(1)本文改進后的側(cè)隙算法的計算結(jié)果與有限元模型結(jié)果更加吻合。(2)很低負載工況下,單個齒上的嚙合力隨剛輪轉(zhuǎn)角呈線性比例關(guān)系;隨負載的增大,單齒上的嚙合力與剛輪轉(zhuǎn)角呈非線性關(guān)系。(3)在額定工況下,理論迭代算法給出的嚙合力分布與有限元結(jié)果基本吻合;但負載較大時,理論算法給出的嚙合齒數(shù)偏少、嚙合力幅值偏高。偏差原因是負載增加到一定程度時,柔輪的嚙合剛度呈現(xiàn)非線性變化。
【圖文】：

１．１．１諧波齒輪的組成及其工作原理逡逑諧波齒輪傳動包含三個基本構(gòu)件：柔輪ｇ，剛輪ｂ和波發(fā)生器ｈ，其結(jié)構(gòu)型逡逑式見圖１－１。在波發(fā)生器未裝入柔輪內(nèi)部前，柔輪齒圈的初始截面保持圓形，且逡逑柔輪與剛輪的周節(jié)保持相同，剛輪的齒數(shù)比柔輪齒數(shù)略多；而當(dāng)波發(fā)生器裝配進逡逑柔輪內(nèi)部時，由于波發(fā)生器的最大直徑比柔輪內(nèi)圈直徑略大，，會迫使柔輪發(fā)生彈逡逑性變形。逡逑玻發(fā)生器邐柔輪邐R[輪逡逑圖１－１諧波齒輪的基本結(jié)構(gòu)逡逑圖１－２中柔輪固定，當(dāng)波發(fā)生器按照方向旋轉(zhuǎn)時，會使柔輪產(chǎn)生連續(xù)的逡逑彈性波，并帶動剛輪按方向旋轉(zhuǎn)，以此來傳遞嚙合運動。在裝配狀態(tài)下，波逡逑發(fā)生器長軸位置和短軸位置的柔輪齒與剛輪齒分別處于完全嚙合和完全脫開的逡逑狀態(tài)；而位于波發(fā)生器長軸與短軸之間沿圓周向分布的齒，則會處于嚙入或嚙出逡逑的不同過渡狀態(tài)。在諧波齒輪傳動的過程中，當(dāng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)３６０°，柔輪齒圈逡逑２逡逑

逡逑上點變形的循環(huán)次數(shù)，定義為波數(shù)ｔ／。見圖１－２中，選用雙觸頭波發(fā)生器的諧波逡逑齒輪傳動，在變形后，柔輪上各點相對于未變形柔輪的運動，在以變形長軸為起逡逑點展開后，近似呈現(xiàn)有兩個全波的余弦曲線，因此稱為雙波傳動。余則類推，既逡逑有單波，三波，等等�？紤]到柔輪的疲勞壽命和傳動的結(jié)構(gòu)尺寸，諧波齒逡逑輪傳動的波數(shù)一般不大于３［１６＿｜９］。逡逑充全嚙合逡逑靡逡逑圖１－２諧波齒輪傳動的簡圖逡逑下面介紹諧波齒輪傳動的工作原理。諧波齒輪的傳動機理與一般的齒輪傳動逡逑不一樣，它的傳動是通過波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形波來實現(xiàn)的。因此逡逑它的運動轉(zhuǎn)換原理是擠壓變形原理，而一般齒輪傳動的運動轉(zhuǎn)換是依靠杠桿原理逡逑和斜面原理。從諧波傳動的原理上便可以揭示其具有嚙合齒數(shù)多，傳動精度高的逡逑主要特點。逡逑為了說明問題的一般性，我們將柔輪結(jié)構(gòu)簡化為彈性薄殼進行研宄。同時按逡逑照柔輪固定
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH132.43

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 彭道明 ,鮑慶惠;漸開線直齒圓柱齒輪側(cè)隙的探討[J];江蘇工學(xué)院學(xué)報;1988年01期

2 陳建村;;機床圓柱齒輪副側(cè)隙和齒輪齒厚偏差[J];齒輪;1988年01期

3 柏永新;;小模數(shù)漸開線圓柱齒輪精度制的側(cè)隙基本計算式[J];齒輪;1988年04期

4 劉欽林;起重機用漸開線圓柱齒輪側(cè)隙的確定和計算[J];起重運輸機械;1989年11期

5 張文杰;李敏;王中孚;;無側(cè)隙諧波齒輪傳動變位系數(shù)的研究[J];黑龍江科技信息;2007年23期

6 王庭樹;;建立國標(biāo)小模數(shù)齒輪側(cè)隙體制的理論基礎(chǔ)[J];成都電訊工程學(xué)院學(xué)報;1979年Z1期

7 黃興綿;談?wù)勑∧?shù)齒輪的側(cè)隙配合[J];航空標(biāo)準(zhǔn)化;1982年04期

8 孫付春;李玉龍;文昌明;鐘飛;;齒輪泵側(cè)隙卸荷的界定標(biāo)準(zhǔn)與驗證[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2017年20期

9 盧劍偉;曾凡靈;楊漢生;劉夢軍;;隨機裝配側(cè)隙對齒輪系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響分析[J];機械工程學(xué)報;2010年21期

10 翟豐安;漸開線齒輪副的最小側(cè)隙計算與分析[J];北京化工學(xué)院學(xué)報;1986年01期

相關(guān)會議論文 前3條

1 周向雷;張衛(wèi);;齒輪傳動齒側(cè)間隙消除結(jié)構(gòu)分析[A];2012年全國壓力加工設(shè)備節(jié)能環(huán)保及技術(shù)創(chuàng)新研討會論文集[C];2012年

2 樂樂;;一種有效調(diào)整齒輪副側(cè)隙的方法[A];2007年中國機械工程學(xué)會年會論文集[C];2007年

3 陶有能;;切邊圓盤剪設(shè)計[A];第二屆湖北省力學(xué)學(xué)會青年學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 ;傳紙輥與壓印輥齒輪側(cè)隙調(diào)整裝置[N];中國包裝報;2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 楊朋朋;基于側(cè)隙與嚙合剛度矩陣的諧波齒輪嚙合力性能研究[D];天津工業(yè)大學(xué);2018年

2 于良會;齒輪側(cè)隙故障動力學(xué)特性與診斷方法研究[D];東北大學(xué);2013年

3 陳尚友;無側(cè)隙滾柱包絡(luò)端面嚙合蝸桿傳動建模與研究[D];西華大學(xué);2015年

4 劉強;新型側(cè)隙可調(diào)式濾波傳動裝置設(shè)計及嚙合特性研究[D];重慶大學(xué);2012年

5 王旭輝;無側(cè)隙齒輪傳動系統(tǒng)的扭振分析[D];太原理工大學(xué);2015年

6 曾凡靈;考慮隨機裝配間隙的變速器齒輪副非線性動力學(xué)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2009年

7 田東亮;無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的建模及仿真加工的研究[D];西華大學(xué);2009年

8 馬南飛;雙圓弧諧波齒輪傳動側(cè)隙分析及齒間載荷分布研究[D];重慶大學(xué);2014年

9 韓春新;無側(cè)隙雙滾柱包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動的性能試驗研究[D];西華大學(xué);2011年

10 李敏;大行程納米移動平臺中諧波減速裝置的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2006年

本文編號：2597121