【摘 要】
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随着我国对航天产业的逐渐重视,高度集成的航天器已成为目前航天技术发展的重要方向之一。在航天领域中,除俄罗斯外谐波减速器的应用最为广泛,但是谐波减速器在特殊航天环境
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随着我国对航天产业的逐渐重视,高度集成的航天器已成为目前航天技术发展的重要方向之一。在航天领域中,除俄罗斯外谐波减速器的应用最为广泛,但是谐波减速器在特殊航天环境下因柔轮的原因而存在刚度较低的不足。少齿差减速器具有大传动比、大输出力矩、高刚度等优点,且可克服谐波减速器在航天环境下的缺点与不足,因此本文提出了对小模数渐开线少齿差减速器的设计及其传动特性研究。 本文针对渐开线少齿差啮合传动的特点,分析了影响渐开线少齿差齿轮传动啮合质量指标的因素,并将之归结于对啮合角的研究。提出采用遗传算法思想优化少齿差减速器传动参数,根据优化目标,将优化设计分为体积与减速器承载能力系数多目标优化和啮合角优化两部分进行研究。 讨论了少齿差齿轮副啮合的各种啮合干涉判据,建立了以啮合角最小为优化目标、以防止发生齿廓重叠干涉、连续传动(重合度)要求等为约束条件的优化数学模型。同时,插齿刀参数的选取决定着插齿刀寿命、耐用度和被加工齿轮质量等切削性能。为了使插齿刀获得更好的切削性能,建立了以插齿刀最大重磨厚度为优化目标的数学模型,该模型为插齿刀参数优化设计奠定了基础。在以上所建立两数学模型的基础上,利用Matlab遗传算法工具箱分别对啮合角和插齿刀参数进行了优化计算,利用该方法可获得满足各种干涉约束条件下最小的啮合角和切削性能最优的插齿刀参数。 根据设计要求对小模数渐开线少齿差减速器进行了实例设计,确定了机械结构和尺寸参数。对减速器输出机构进行了强度校核,并计算了减速器效率值和回差值。讨论了少齿差多齿啮合现象,建立了少齿差多齿啮合载荷分配数学模型,求取了同时啮合齿对数。 建立了少齿差齿轮副的有限元模型,利用有限元分析软件 ANSYS对该模型进行了接触分析,通过仿真分析求得同时啮合齿对数,得到齿轮副应力云图,验证了理论计算的正确性。对减速器箱体进行了模态分析,得到低阶振型图及各阶固有频率值,验证了箱体设计的合理性。
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