柱形齿滚销--次摆线传动的分析与设计

• 作 者: 张化波
• 机 构: 北京工业大学
• 出 处: 北京工业大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 柱形齿滚销--次摆线传动 齿形综合 重合度 滑动率 啮合刚度 运动仿真分析

柱形齿滚销-次摆线传动是一种通过圆柱滚销和次摆线齿廓轮齿的啮合来传递力和运动的新型定轴传动，具有结构简单、正反转无齿隙、高精度、高转速等优点。次摆线型的多齿同时接触，总有两个到三个齿接触，可双向消除间隙。由于齿形结构的特殊性，结构不同的传动形式国内有较少相关研究成果。本文主要在理论研究方面，对其传动原理、齿形综合、重合度、滑动率、受力分析与刚度计算、结构设计和传动性能分析等进行了较系统详细的研究。　　首先，对柱形齿滚销-次摆线外齿轮和次摆线齿条传动进行齿形综合分析。根据啮合原理、坐标变换以及等距偏置原理，建立了次摆线外齿轮和次摆线齿条的齿廓方程，推导了次摆线齿廓的曲率、曲率半径公式，给出了不发生齿廓干涉所需要满足的条件，推导了压力角公式。　　其次，对其重合度和滑动率进行了分析讨论。基于啮合状态几何模型推导了重合度和滑动率的公式，并且结合示例分析了齿顶圆直径、变位系数、滚销半径、滚销齿轮齿数等参数对重合度的影响，绘制了滑动率的变化曲线图。　　再次，对其啮合副受力和啮合刚度进行了研究分析。在理想状态下建立啮合副受力模型，根据力矩平衡方程提出了啮合副作用力的求解方法，结合示例分析给出了啮合副作用力的分布规律，并且利用Weber算法给出了啮合副啮合刚度的求解过程。　　最后，对柱形齿滚销-次摆线传动的结构进行了统筹构思和设计，给出了整体设计方案。合理设计了啮合副中次摆线齿轮、次摆线齿条及滚销齿轮，在Pro/E建模软件环境下，对各零部件进行了三维建模仿真和装配，并对整机进行了装配干涉检验和运动仿真分析。