检索结果-内蒙古大学图书馆

针对少齿数齿轮传动因承载能力低难以广泛应用的问题,开展了高承载能力的少齿数齿轮传动的齿形设计理论及试验研究。获得了提高齿轮传动承载能力的少齿数齿轮副设计准则及齿形参数优化方法;给出了能够实现齿形设计的一种基本曲线—变渐开线的成形原理和应用方法;发明了承载能力高、啮合性能好、具有可加工性且适用于少齿数齿轮传动的S型齿廓曲线;提出了S型齿轮应力及啮合性能数值分析方法。全文取得的创新研究成果如下:在渐开线少齿数齿轮传动研究方面,通过开展齿轮副的齿形设计、加工试验、传动试验研究和齿轮副应力分析,解决了渐开线少齿数齿轮的几何问题、得到了少齿数齿轮传动的主要失效形式、揭示出弯扭强度限制了少齿数齿轮传动的承载能力,而齿面接触疲劳损伤影响其传动寿命;确立了适用于少齿数齿轮传动的应力计算方法和强度校核理论,提出了在满足轮齿副齿根等弯曲疲劳寿命、无侧隙啮合、防止根切及满足弯扭强度等条件下,以降低齿面接触应力为目标的齿形参数优化设计模型,获得了少齿数齿轮传动的最优齿形设计参数的计算方法。在齿廓成形理论方面,基于变渐开线的概念提出了一种全新的、通用性好的、便于调整的齿廓曲线构造方法。通过设计滑移函数,获得特定的齿廓曲线形状,进而改变或改善齿廓接触状态和啮合性能;建立了变渐开线齿廓方程、啮合方程、啮合线方程及其共轭齿廓曲线方程数学模型;获得了常用齿廓曲线如渐开线、摆线及圆弧曲线齿轮齿廓方程的变渐开线通用表达式。齿廓曲线成形方法为齿轮齿廓的设计和特定条件下的齿形优化设计提供了理论基础。在新型齿廓设计方面,提出了适用于少齿数齿轮传动的S型齿廓曲线,建立了S型齿廓曲线少齿数齿轮数学模型,并对S型齿廓界限点和几何特性进行了分析。提出了基于滚磨两步的S型齿廓少齿数齿轮加工方法。结果表明S型齿廓少齿数齿轮传动具有重合度大、滑动率小的几何特性,且具有良好的可加工性。在齿轮啮合性能数值分析理论方面,提出了考虑轴线偏差的S型齿廓齿轮副齿面啮合路径、啮合印迹及传动误差的数值分析模型。提出了齿面啮合印迹长度、理论有效啮合区及啮合力的数值解法。分析表明,S型齿廓曲线少齿数齿轮啮合印迹长、啮合区面积大、传动误差对一定范围内的轴线偏差不敏感,S型齿廓少齿数齿轮传动具有良好的啮合性能。在齿轮强度分析方面,给出了齿轮副齿根弯曲应力和齿面接触应力的数值计算方法,获得了S型少齿数齿轮副强度校核方法,并用有限元法验证了算法的准确性;设计试制了S型齿廓少齿数齿轮副及试验装置,开展了承载能力与啮合性能试验,验证了S型齿廓少齿数齿轮传动具有较好的啮合性能、且承载能力较渐开线少齿数齿轮传动得到了明显提高。本文研究成果对丰富和发展齿轮齿形设计理论,推进少齿数齿轮传动的工程应用具有重要的理论意义和实用价值。

关键词：齿轮传动少齿数齿轮齿形设计变渐开线 S型齿廓

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平行轴线齿轮的齿形设计研究

平行轴线齿轮的齿形设计研究

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作者：何超华南理工大学

学位级别：博士

齿轮传动在机械传动中占据重要地位。随着机电产品的快速发展,齿轮产品的应用和需求不断增加,使齿轮产品朝着精密化,轻量化,小型化,绿色化的方向发展。另一方面,应用于高端智能装备的高精密齿轮减速器对我国制造业的健康发展有着重要的... 详细信息

齿轮传动在机械传动中占据重要地位。随着机电产品的快速发展,齿轮产品的应用和需求不断增加,使齿轮产品朝着精密化,轻量化,小型化,绿色化的方向发展。另一方面,应用于高端智能装备的高精密齿轮减速器对我国制造业的健康发展有着重要的影响。面对蓬勃发展的小型机电产品和高精密齿轮减速器的巨大需求,研究新型齿轮传动机构具有重要的价值。陈扬枝教授发明的线齿轮是一种新型齿轮传动机构,其设计理论是空间共轭曲线啮合理论。线齿轮作为一种新型齿轮传动机构,其设计灵活、啮合效率高,具有结构轻量化的优点,在小型齿轮箱和高精密齿轮减速器等产品中具有极大的应用潜力。目前,线齿轮的研究主要围绕线齿轮接触线进行,关于线齿轮的齿形研究较少。为了加快线齿轮产业化应用,研究线齿轮的齿形设计十分有必要。本文基于平行轴线齿轮的设计理论,对平行轴线齿轮的齿形设计展开了研究,主要工作内容包括:(1)基于平行轴线齿轮的设计理论,对平行轴线齿轮副接触线方程进行了分析;并对平行轴线齿轮的齿数设计进行了研究;对接触线为等螺距圆柱螺旋线的平行轴线齿轮副的滑动率问题进行了分析。(2)提出了一种平行轴线齿轮的齿面成形方法,并对平行轴线齿轮的齿形设计方法进行了研究;提出了纯滚动传动并具有可分性的平行轴线齿轮副的设计方法,具体提出了一种纯滚动可分性平行轴圆弧齿廓线齿轮副的几何学设计方法;在自制的线齿轮副运动学实验台上对所设计的纯滚动可分性平行轴圆弧齿廓线齿轮副进行了运动学实验、啮合效率实验和齿面接触斑点实验;对所设计的纯滚动可分性平行轴圆弧齿廓线齿轮副进行了接触应力仿真实验。(3)研究了一种平行轴偏心渐开线齿廓线齿轮副的设计方法;对偏心渐开线曲线展开了数学分析,获得了一种具有纯滚动传动和可分性的平行轴偏心渐开线齿廓线齿轮副的设计方法;随后,在自制的线齿轮副运动学实验台上对所设计的平行轴偏心渐开线齿廓线齿轮副进行了运动学实验、啮合效率实验和齿面接触斑点实验。(4)研究了轻量型平行轴线齿轮副的几何学设计方法;对轻量型平行轴线齿轮副接触线展开了分析;研究了轻量型平行轴线齿轮副的齿廓设计方法;分析了轻量型平行轴线齿轮副的真实接触情况;研究了轻量型平行轴线齿轮副的滑动率问题。(5)提出了三个平行轴线齿轮副应用实例;采用平行轴偏心渐开线齿廓线齿轮副设计了一个纯滚动传动的线齿轮箱;采用纯滚动可分性平行轴圆弧齿廓线齿轮副设计了一款海上风电纪念品模型;采用轻量型平行轴线齿轮副设计了一个新型扫地机器人齿轮箱。

关键词：齿轮线齿轮齿形设计纯滚动传动轻量化设计

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高扭矩抛物线齿同步带及带轮的齿形设计

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哈尔滨工业大学学报 1995年第5期27卷 89-93页

作者：郭建华姜洪源关莉韩永春陈铁鸣徐溥滋哈尔滨工业大学机械工程系黑龙江哈尔滨

本文从同步带的主要失效形式及传动特点入手，提出高扭矩抛物线齿同步带及带轮的设计方法，并利用啮合原理和复变函数求解方法对所设计的带及带轮进行了啮合运动分析和带齿齿廓应力计算分析，得出即满足带与轮啮合传动条件又使带齿有足... 详细信息

本文从同步带的主要失效形式及传动特点入手，提出高扭矩抛物线齿同步带及带轮的设计方法，并利用啮合原理和复变函数求解方法对所设计的带及带轮进行了啮合运动分析和带齿齿廓应力计算分析，得出即满足带与轮啮合传动条件又使带齿有足够强度的带齿和轮齿齿形参数，设计和计算的结果同ＳＴＰＤ同步带相比，载荷在带齿廓上的分布更合理。

关键词：同步带抛物线齿廓齿形设计带齿强度

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谐波减速器刚柔轮齿形设计优化与啮合特性研究

谐波减速器刚柔轮齿形设计优化与啮合特性研究

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作者：张涛北京工业大学

学位级别：博士

目前我国已经成为全球第一大工业机器人市场，谐波减速器作为机器人关节的关键零部件，其需求量呈爆发式的增长。然而，由于国外企业对于谐波减速器核心技术的垄断，高端谐波减速器仍然依赖于进口，国产的谐波减速器产品在传动性能和精... 详细信息

目前我国已经成为全球第一大工业机器人市场，谐波减速器作为机器人关节的关键零部件，其需求量呈爆发式的增长。然而，由于国外企业对于谐波减速器核心技术的垄断，高端谐波减速器仍然依赖于进口，国产的谐波减速器产品在传动性能和精度方面与技术成熟的其他国家相比存在显著差距，因此开展谐波减速器刚柔轮齿形设计优化与啮合特性研究等基础理论研究是提升国产谐波减速器品质的关键。论文基于谐波齿轮工作过程中波发生器的转动过程，阐述了不同啮合位置处的共轭齿廓、包络间隙/干涉、啮合刚度以及接触载荷的分布规律，提出了一种基于共轭优化齿廓和啮合刚度分布模型的刚轮等距齿厚加齿圆弧修形方法，构建了考虑柔轮齿圈周向变形的啮合刚度矩阵，提出了一种基于修形侧隙的多齿载荷分布求解算法。考虑到直接提取小模数齿轮多齿接触载荷和包络速度相关实验数据的局限性，论文首先通过径向变形实验验证了有限元仿真的正确性，再通过有限元仿真对比验证了包络速度模型与载荷分布模型，最后完成了谐波减速器的样机试制和综合性能的实验研究。论文主要研究工作如下:　　(1)基于椭圆形波发生器与柔轮的装配关系，建立了中性层曲线的变形函数;研究了柔轮改进的双圆弧基本齿廓参数和刚轮固定柔轮输出的运动标架，推导了共轭的刚轮双圆弧齿廓方程;构建了以波发生器转角为自变量的包络理论，分析了谐波减速器单齿包络过程和多齿啮合的分布区域;通过改变齿形设计参数和波发生器的结构参数，研究了齿顶圆弧半径、齿根圆弧半径、公切线夹角、公切线高度以及变位系数对共轭区间和包络齿形的影响规律。　　(2)基于谐波减速器柔轮基础位移函数，推导了不同包络区间的柔轮包络速度模型，研究了啮合点的接触法线方向和瞬时速度随波发生器转角的变化规律。通过刚柔轮包络速度过程的FEM运动学仿真和激光位移传感器的实验过程，验证了基础位移函数模型和仿真速度变化规律，分析了径向变位系数以及波发生器转速对切线方向和切向速度的影响规律。　　(3)基于悬臂梁模型、双圆弧齿廓方程和光滑表面的赫兹接触理论，建立了基于包络过程和齿形参数的光滑齿面单齿啮合刚度模型。考虑刚柔轮接触齿数多，接触齿面粗糙等特性，引入分形接触理论，推导了与接触压力线性相关的粗糙齿面接触刚度模型。结合齿圈基础大变形过程中的相互影响关系，通过串联刚度等效和分析，得到了谐波减速器柔轮齿圈刚度矩阵，为谐波减速器的载荷分配与动力学研究提供了理论基础。　　(4)构建了基于刚轮齿廓双圆弧参数、抛物线方程以及多点修形理论，提出了满足均匀油膜和避免局部应力集中的等距齿厚加齿根圆弧半径修正模型;归纳概述了现有文献对于谐波齿轮传动过程侧隙的研究方法，提出了基于包络过程的区间侧隙计算模型，提高了计算效率和速度;基于上述修形方法和侧隙计算模型，引入刚柔轮多齿啮合过程中的变形协调方程和刚度矩阵，提出了基于刚轮旋转过程的多齿载荷迭代算法，得到了不同载荷下的齿间载荷分布规律;采用FEM仿真过程得到的载荷分布结果，验证了理论模型的正确性。　　(5)以SHG-20型号谐波减速器样机为研究对象，阐述了谐波减速样机试制过程以及装配完成后的整机性能实验研究，包括传动精度检测、扭转刚度检测以及传动效率实验等;针对目前谐波减速器齿形误差测试系统的市场空白，对比研究了基于激光测距传感器的非接触式齿廓刚柔轮齿廓参数检测系统和基于三维形貌仪与精密转台齿面形貌重构方法，实现了刚柔轮加工齿廓几何数据的提取;完成了不同载荷与齿面滑动速度条件下刚柔轮的摩擦磨损实验研究，得到特定材料和工况下柔轮和刚轮齿面磨损率和摩擦系数的变化规律和均值。

关键词：谐波减速器齿形设计改进双圆弧齿形瞬时包络速度啮合刚度矩阵多齿载荷分配

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三角形内花键插齿刀齿形设计与计算