双圆弧谐波齿轮的结构设计与力学特性研究

来源 :厦门大学 厦门大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jacky899
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谐波齿轮减速器是一种传动精度高、减速比大并能够在密闭空间传动的齿轮传动机构,应用领域广泛,尤其在航空航天领域有不可替代的优势。常用的渐开线齿廓齿根处会出现应力集中以及齿顶产生尖点啮合现象,影响其承载性能和啮合质量。双圆弧齿形谐波齿轮以其良好的承载能力与啮合性能逐渐成为研究热点,本文根据谐波齿轮设计理论设计了双圆弧谐波齿轮装置,并对其结构性能、接触特性以及动力学等方面的分析,探索相关规律,为后续在结构优化、增强啮合性能提供了一定的理论依据。  论文主要包括以下几方面内容:  1.基于齿轮啮合原理和柔轮弹性变形过程的分析设计双圆弧谐波齿轮。根据双圆弧齿廓谐波齿轮的运动关系,将柔轮的弹性变形过程融入共轭运动包络刚轮齿廓,利用数值计算方法对刚轮齿廓进行拟合得到适合的齿廓曲线,确定谐波齿轮的结构参数,建立双圆弧谐波齿轮模型。  2.对双圆弧谐波齿轮柔轮变形和应力进行分析。对波发生器装配进柔轮的过程以及不同载荷下柔轮与刚轮的啮合过程进行了动态仿真,得到柔轮变形与应力分布规律。对装配后柔轮的变形情况分析,并对比理论计算结果;对空载啮合过程中不同时刻的柔轮变形、柔轮轮齿应力、杯体应力进行分析,得出关于柔轮变形及应力分布的相关结论。  3.对啮合的轮齿接触状态进行分析。讨论了在啮合过程中柔轮轮齿接触力分布情况。分析了柔轮的负载对谐波齿轮接触力分布的影响。对于啮合过程中柔轮杯体的扭转变形进行了分析,讨论了杯体扭转与接触力分布之间的相关性。  4.对双圆弧谐波齿轮模型进行动力学分析和模态分析。建立了谐波齿轮传动误差动力学模型,结果与仿真结果相符。讨论了不同输入转速对传动误差的影响。比较了传动误差与杯体扭转角度。推导了柔轮的自由振动频率,通过有限元模态分析得到了柔轮的前六阶模态,对比理论结果与仿真结果有相同的趋势。
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