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活齿端面谐波齿轮移动副的运动及受力状态的研究

2020-11-21阅读(738)

活齿端面谐波齿轮移动副的运动及受力状态的研究

论文摘要

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。 本文在简要叙述径向谐波齿轮传动和活齿传动的结构组成、传动性能的基础上,介绍了活齿端面谐波齿轮传动装置的结构和传动原理,并针对活齿端面谐波齿轮传动装置中的移动副,对其运动状态和受力状态进行了研究,得出了如下结论: （1）根据波发生器端面凸轮的理论齿面方程,分析了活齿作直线往复运动时的位移、速度和加速度表达式,指出了对啮合副齿面进行修形的必要性。 （2）分析了对端面凸轮与活齿后端齿面进行修形后活齿的运动状态,得出了活齿在修形段和未修形段的位移、速度和加速度的计算公式,并对影响活齿加速度的因素进行了讨论。 （3）对单个活齿进行了受力分析,导出了相应的计算公式。研究了活齿-槽轮移动副的两种受力状态,初步讨论了移动副处于单面接触受力状态和双面接触受力状态时的传动效率。 （4）对活齿-槽轮移动副的主要失效形式进行了分析,提出了解决活齿-槽轮移动副失效问题的方法,就是使活齿-槽轮移动副处于单面接触受力状态,并且推导出了保证活齿-槽轮移动副处于单面接触受力状态的结构条件。 （5）进一步分析了对啮合副的理论齿面进行修形后的活齿-槽轮移动副的受力状态,推导出了保证活齿（单齿和多齿）-槽轮移动副处于单面接触受力状态的结构条件,所得到的关系式可以作为设计移动副几何尺寸的依据。 此外,文中还对进一步研究活齿端面谐波齿轮传动装置移动副的主要课题进行了讨论和展望。对于活齿端面谐波齿轮移动副的理论研究和所得到的结果,为活齿端面谐波齿轮移动副的结构设计提供了理论依据,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。

论文目录

  • 1 绪论
  • 1.1 传统谐波齿轮传动
  • 1.1.1 传统谐波齿轮传动机构的基本结构
  • 1.1.2 传统谐波齿轮传动机构的工作原理
  • 1.2 活齿传动
  • 1.2.1 径向直动推杆活齿传动
  • 1.2.2 平行直动推杆活齿传动
  • 1.2.3 活齿传动移动副的运动状态
  • 1.3 活齿端面谐波齿轮传动
  • 1.4 本文研究的内容
  • 2 活齿端面谐波齿轮的传动原理
  • 2.1 活齿端面谐波齿轮的结构和工作原理
  • 2.2 端面齿轮、活齿的齿数与波发生器波数的关系
  • E、ZO与 U的关系'>2.2.1 活齿端面谐波齿轮传动中ZE、ZO与 U的关系
  • E大于活齿的理论总齿数ZO时的传动'>2.2.2 端面齿轮的齿数ZE大于活齿的理论总齿数ZO时的传动
  • E小于活齿的理论总齿数ZO时的传动'>2.2.3 端面齿轮的齿数ZE小于活齿的理论总齿数ZO时的传动
  • 2.3 活齿端面谐波齿轮传动装置的传动原理
  • 3 活齿的运动分析
  • 3.1 啮合副齿面未修形时活齿的运动分析
  • 3.1.1 波发生器端面凸轮的齿面方程
  • 3.1.2 活齿的位移、速度和加速度方程
  • 3.2 啮合副齿面修形的必要性
  • 3.3 啮合副齿面修形后活齿的运动分析
  • 3.3.1 波发生器齿顶和齿底及活齿后端修形段的齿面方程
  • 3.3.2 活齿在一个波上的运动情况
  • 3.3.3 活齿运动的位移方程
  • 3.3.4 活齿运动的速度和加速度方程
  • 3.4 啮合副齿面的修形量与活齿运动参数的关系
  • 4 活齿-槽轮移动副的受力状态
  • 4.1 活齿受力分析概述
  • Wj'>4.2 单个活齿所受驱动力FWj
  • N'>4.2.1 参与工作啮合的活齿数ZN
  • W'>4.2.2 活齿所受总的驱动力SFW
  • j'>4.2.3 第j个活齿的啮合面积与啮合总面积之比λj
  • 4.2.4 单个活齿所受的驱动力
  • 4.3 移动副受力分析
  • E>ZO时，移动副双面接触受力'>4.3.1 当ZE>ZO时，移动副双面接触受力
  • O>ZE时，移动副有条件形成单面接触受力'>4.3.2 当ZO>ZE时，移动副有条件形成单面接触受力
  • 4.4 移动副的效率分析
  • 5 活齿-槽轮移动副单面接触受力的结构条件
  • 5.1 移动副失效的主要原因
  • 5.2 单齿传动时移动副单面接触受力的结构条件
  • 5.2.1 活齿所受二力汇交点的位置
  • 5.2.2 活齿后端与端面凸轮的升程曲面完全接触
  • 5.2.3 活齿后端与端面凸轮的升程曲面部分接触
  • 5.2.4 移动副单面接触受力的结构条件
  • 5.3 多齿传动时移动副单面接触受力的结构条件
  • 5.3.1 活齿所受二力汇交点的位置
  • 5.3.2 活齿后端与端面凸轮的升程曲面完全接触
  • 5.3.3 活齿后端与端面凸轮的升程曲面部分接触
  • 5.3.4 移动副单面接触受力的结构条件
  • 5.4 啮合副齿面修形后单齿传动时移动副单面接触受力的结构条件
  • 5.4.1 活齿所受二力汇交点的位置
  • 5.4.2 线、面分界点的位置
  • 5.4.3 活齿后端与端面凸轮的升程曲面完全接触
  • 5.4.4 活齿后端与端面凸轮的升程曲面部分接触
  • 5.4.5 移动副单面接触受力的结构条件
  • 5.5 啮合副齿面修形后多齿传动时移动副单面接触受力的结构条件
  • 5.5.1 活齿所受二力汇交点的位置
  • 5.5.2 线、面分界点的位置
  • 5.5.3 活齿后端与端面凸轮的升程曲面完全接触
  • 5.5.4 活齿后端与端面凸轮的升程曲面部分接触
  • 5.5.5 移动副单面接触受力的结构条件
  • 6 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录1 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 附录2 活齿端面谐波齿轮传动装置立体图
  • 附录3 符号对照表

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