离散齿谐波传动机理与关键技术研究

1144766066 · 发表于 2022-5-7 10:22:05

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离散齿谐波传动是一种新型的齿轮传动装置，是对现有谐波传动的改进。采用离散齿轮代替现有谐波传动的柔轮，避免了柔轮结构带来的传动刚度差、近似啮合传动质量不理想、强度和精度都受到限制等题目。并且离散齿谐波传动的传动比范围可在12至80范围内，这是谐波传动结构达不到的。另外，离散齿谐波传动的长度仅为谐波传动柔轮的三分之一，结构更紧凑，体积减小、重量轻。因此对离散齿谐波传动的研究极具理论价值和应用前景。刚轮齿廓是保证离散齿实现精确传动的关键因素。论文基于传动原理与等速共轭原理推导了刚轮齿形曲线方程，建立齿形曲线参数与传动性能的关系，考虑在齿形曲线参数的影响下，传动重合度与刚轮齿形压力角的变化趋势。并且以实现刚轮齿形压力角最小为优化设计目标，对齿廓曲线参数进行优化，以提高传动啮合效率。同时，基于Pro/E中Pro/Program模块对刚轮进行参数化建模，得到了适用于刚轮齿廓出现与未出现顶切的通用建模方法，使刚轮建模能够高效精确的完成。离散齿谐波传动属于多齿啮合，其啮合副受力计算复杂，尤其是刚轮齿廓出现顶切的情况。论文对离散齿谐波传动啮合副进行了力学分析，基于变形协调方程计算作用于离散齿上的力，并根据赫兹方程求解啮合副处的接触应力。依据离散齿谐波传动的周期性，通过连续取波发生器的输入角值，针对刚轮齿廓出现与未出现顶切两种情况，得到了离散齿谐波传动啮合力和接触应力在刚轮齿廓、波发生器和离散齿体上的分布，以及传动中出现高啮合力和高接触应力的位置，可据此进行离散齿谐波传动的强度校核。离散齿谐波传动的工作性能与其动态性能紧密相关。其传动轴系具有多个运动部件，在工作时，各运动部件互相接触，产生振动激励，情况十分复杂。论文基于Workbench与Pro/E可实现无缝连接，将传动轴系在Pro/E中完成实体建模后，导入Workbench进行有限元模型的建立与求解，实现离散齿谐波传动的传动轴系的模态分析，得到了其前10阶固有频率和振型，对产品的设计和改进有重要的意义。

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