一种新型类偏心圆非圆齿轮设计及其应用

为了克服偏心圆非圆齿轮传动能够满足的非匀速传动要求有限的缺陷,提出了一种新型类偏心圆非圆齿轮,为方便该类偏心圆非圆齿轮的计算,采用切线极坐标方式推导了其节曲线方程,同时建立了该类偏心圆非圆齿轮节曲线的凹凸性判断和弧长计算模型;编写了类偏心圆非圆齿轮辅助设计及运动仿真软件,对其传动特性进行了分析和总结。将该类偏心圆非圆齿轮用于驱动卧式枕形包装机横封机构,通过比较发现,该类偏心圆非圆齿轮比一般的偏心圆非圆齿轮能够更好地满足横封工艺要求。     

非圆齿轮行星轮系参数化设计及运动仿真分析

非圆齿轮行星轮系是非圆齿轮液压电动机的核心部件,其节曲线设计是整体结构设计的关键.针对4～6阶非圆齿轮行星轮系节曲线的参数不唯一、设计困难等问题,基于4～6阶非圆齿轮行星轮系节曲线的设计方法,选取偏心率作为控制参数,设计出不同非圆齿轮行星轮系的节曲线;对比分析了偏心率对非圆齿轮行星轮系运动特性的影响.结果表明,非圆齿轮行星轮系在传动过程中,行星轮中心加速度和行星轮角加速度均会出现突变,突变的位置均在内齿圈向径最大位置处,且随着节曲线偏心率的增大,行星轮中心加速度和行星轮角加速度的突变值均为增加趋势.     

高阶变性椭圆类非圆齿轮副设计与仿真

在综合研究以高阶变性椭圆为节曲线的齿轮副的设计基础上,提出高效获取复杂高阶变性椭圆类节曲线的方法,实现了主从动轮的精确啮合的仿真过程;对偏心率、变性系数以及从动轮的阶数等参数对传动比曲线的周期性和不对称性的影响作了详细的分析;将高阶变性椭圆齿轮副与曲柄滑块机构串联成组合机构,研究机构的运动规律得到特定的运动输出。理论研究和实验结果表明,对重要参数的选择和调整后,可以得到符合设计原则和传动要求的高阶变性椭圆类齿轮副。     

变形偏心圆-非圆齿轮传动及其在叶片差速泵中的应用

偏心圆齿轮在非匀速运动的传动系统中有广泛的应用,但是,没有人使用过变形偏心圆齿轮。通过使偏心圆齿轮节曲线的极坐标方程的极角按整倍数缩小的方法获得了变形偏心圆齿轮节曲线的极坐标方程。变形偏心圆齿轮节曲线的形状随着偏心率的增大而变扁,随着偏心率的减小而趋向于圆。把两个完全相同的变形偏心圆齿轮分别以不同的安装角固连在同一轴上,使其分别与同轴安装的两个完全相同的非圆齿轮啮合传动。则这两对变形偏心圆非圆齿轮的传动比曲线为两条周期相同的曲线,其相位差为两个变形偏心圆齿轮安装角的差。这两条传动比曲线共有交点数为2×非圆齿轮叶数,相邻交点的距离都相等。根据变形偏心圆非圆齿轮传动的这种特性,把它用于叶片差速泵的驱动系统,使泵的两个叶轮周期性的不等速转动,使其相邻叶片周期性张开、闭合来实现密闭容积变化进而完成排液及吸液过程。     

基于SolidWorks的高阶椭圆齿轮副节曲线设计系统

为了改善非圆齿轮副设计计算复杂、制造困难的问题,以高阶椭圆非圆齿轮为研究对象,以非圆传动啮合原理为理论基础,探讨非圆齿轮节曲线的计算及设计方法。以SolidWorks为开发平台,在VB 6.0环境下开发了高阶椭圆齿轮副节曲线设计系统,该系统包括参数计算模块、节曲线凹凸性校验以及压力角、根切校验模块、曲线绘制模块等,最终通过三次样条曲线拟合,实现了高阶椭圆齿轮副节曲线计算机辅助设计,从而提高了椭圆齿轮传动设计的效率和精度。     

叶片差速泵偏心圆-非圆齿轮驱动系统的研究

叶片差速泵是一种新型容积泵,它由偏心圆一非圆齿轮驱动系统、泵壳及同轴安装于泵壳内的两个叶轮组成,利用不等速转动的两个叶轮相邻叶片之间周期性张开、闭合来实现密闭容积变化进而完成排液及吸液过程,两叶轮的张合运动由两对偏心圆-非圆齿轮驱动实现。根据偏心圆-非圆齿轮传动的节曲线封闭条件,以及叶片闭合时偏心圆-非圆齿轮的转角关系求出偏心圆-非圆齿轮传动的相对偏心率ε和相对中心距d,进而设计出偏心圆-非圆齿轮的节曲线。通过偏心圆-非圆齿轮的传动分析,确定了叶片的理论最大张开角θmax、理论叶片角γ和配液孔的理论张角β。根据叶片差速泵工作时叶片不干涉条件和配液孔不连通条件确定了实际叶片角γ0和配液孔实际张角β0。     

蜗线齿轮副的设计与传动

给出蜗线齿轮节曲线具有n个周期的一般形式,根据非圆齿轮节曲线封闭和光滑连接的性质,应用留数定理,推导出与蜗线齿轮共轭的非圆齿轮节曲线方程及两齿轮的中心距,为蜗线齿轮的设计提供了理论基础;将现有的椭圆齿轮副、偏心圆齿轮副与蜗线齿轮副的性能进行了详细的比较,包括传动比、压力角及节曲线凹凸性,得到了各个齿轮副的传动特点,为实际应用中非圆齿轮的选用提供了依据。最后分别以单周期和多周期蜗线齿轮为例,对其节曲线及齿形进行了仿真。     

应用于无级变速传动的非圆齿轮的设计研究

针对非圆齿轮无级变速传动技术中非圆齿轮的设计,提出了一种设计非圆齿轮传动的新方法。运用该方法解决了在整个周期内两段非圆齿轮传动比函数曲线在连接点处一阶光滑连续的问题,消除了非圆齿轮节曲线上的尖点,保证了传动的平稳性。通过实例,运用该方法重新确定了应用于无级变速传动中的非圆齿轮的传动比函数,设计出了节曲线光滑连续的非圆齿轮。该方法还可以适用于一般的非圆齿轮的设计。     

基于ObjectARX2004的非圆齿轮CAD／CAM系统的节曲线模块设分

非圆齿轮传统设计方法计算复杂、周期长、效率低下，为了解决这一问题，以AutoCAD为平台、ObjectARX2004为开发工具，在VC＋＋7．0环境下开发了非圆齿轮CAD／CAM系统的节曲线设计模块，实现了由设计者输入参数，快速完成椭圆齿轮、高阶椭圆齿轮、偏心圆齿轮节曲线设计功能，为非圆齿轮CAD／CAM系统的后期工作奠定了基础。     

减变速一体化齿轮啮合原理的研究

突破常规非圆齿轮副的节曲线都是非圆形的限制,提出由普通直齿圆柱齿轮和非圆面齿轮组成的传动机构,可实现任意的减变速一体化传动,从而最大限度地简化传统减变速装置的传动结构,节省传动空间,提高传动效率。提出用非圆曲线代替普通面齿轮节圆的设想,根据传动过程中两齿轮节曲线之间进行纯滚动的原理,建立圆柱齿轮的空间节曲线方程,从而揭示正交轴圆柱齿轮与非圆面齿轮的传动机理;将圆柱齿轮与非圆面齿轮的传动比分解成减速比和变速比两部分,建立几何参数与两部分传动比的对应关系,可方便地设计任意减变速传动规律。根据齿轮空间啮合原理,建立由标准齿轮插刀包络非圆面齿轮的齿面模型,可为进一步轮齿几何特性分析及强度计算提供理论基础。计算出不同设计参数下非圆面齿轮副的传动比,分析了其独特的传动性能,并利用数字化制造仿真技术模拟标准齿轮插刀加工非圆面齿轮的过程,得到与齿廓数学模型完全吻合的齿面数据,从而验证了新型齿轮的传动机理及齿面模型的正确性。     

高阶变性偏心共轭非圆齿轮的凹凸性及根切判别

为满足一个运动周期内传动比有多个非对称变化的要求,提出了一种新型非圆齿轮形式--高阶变性偏心共轭非圆齿轮,建立了高阶变性偏心共轭非圆齿轮节曲线方程。依据微分几何原理,推导建立了主从动轮节曲线的凹凸性判别条件和加工过程中不发生根切时齿轮模数与节曲线最小曲率半径之间的关系。运用VB语言编写了高阶变性偏心共轭非圆齿轮的设计与仿真程序,并通过算例予以验证。     

渐开线齿廓非圆齿轮的变啮合角特性

指出非圆齿轮传动具有变啮合角的特性,并且推导出啮合角的表达式。以椭圆（含高阶椭圆）齿轮及偏心圆齿轮为例,给出啮合角变化的规律及啮合角约束条件。对于椭圆齿轮副,啮合角随着椭圆偏心增大而增大。当偏心率达到相当大的数值时,啮合角成为直角,两齿轮的齿廓脱离接触而推动啮合。这就从理论上解释了非圆齿轮传动中失去啮合现象的原因,同时为传动的设计提供了基础条件。     

不同重合度非圆齿轮设计及弯曲应力分析

非圆齿轮传动具有广泛的应用场景。针对非圆齿轮传动,采用齿轮啮合原理和材料力学等原理及方法,提出了大重合度非圆齿轮设计方法。探讨了非圆齿轮传动原理和节曲线构建方法,计算了其节曲线曲率半径和重合度方程。建立了不同重合度非圆齿轮轮齿时变啮合刚度与载荷分配率计算模型,推导了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力方程。探讨了不同结构参数下非圆齿轮副重合度、时变啮合刚度、时变载荷分配率及齿根弯曲应力变化规律,确定了轮齿所受最大载荷位置。开展了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力仿真分析和实验测量,与理论计算结果进行了对比分析,最大误差分别约为4.8%和5.9%,验证了理论方法的合理性与正确性,为大重合度非圆齿轮传动的工程应用奠定了基础。     

跳跃机器人能量转换的主动控制与试验测试

针对现有跳跃机器人能量转换效率低的问题，设计了一种新型跳跃机器人，以实现利用非圆齿轮的啮合主动控制能量的有效存储和释放。基于机器人机构学原理，设计了跳跃机器人的主体结构，分析了其运动原理，给出了其弹跳运动流程。根据预先给定的机器人能量转换曲线中的关键参数，以能量转换曲线研究非圆齿轮节曲线，以非圆齿轮共轭啮合特性研究跳跃机器人的能量转换特性，建立了非圆齿轮传动的数学模型 ，并通过具体实例详细说明了非圆齿轮的设计过程 。使用3D打印技术制作了跳跃机器人原理样机，开展试验测试研究。研究结果表明，跳跃机器人可以实现稳定跳跃，且能量转换效率的测量值与预先给定的理论值较吻合。     

基于MATLAB的高阶椭圆齿轮副节曲线的设计

为了使非圆齿轮节曲线的设计及计算更加精确快速,以高阶椭圆非圆齿轮为研究对象,根据非圆齿轮的啮合原理,建立起非圆齿轮节曲线的数学模型。采用MATLAB仿真计算软件,根据数值计算方法,对椭圆齿轮节曲线的凹凸性进行判断并对其弧长进行精确计算。运用三次样条插值法进行拟合,绘制出齿轮副的节曲线图形。最后,以椭圆齿轮副的传动比曲线为研究对象,重点讨论了传动比与齿轮副阶数及偏心率的变化关系。     

新型非圆齿轮分度装置

结合非圆齿轮差动轮系的原理和分度装置的运动要求,提出一种新型非圆齿轮的分度装置。阐述了分度装置的数学模型,推导了分度装置中各齿轮的传动比函数;论述了分度装置中一对非圆齿轮的设计方法;对分度装置进行了相关分析,研制出了该分度装置,从而验证了该分度装置在原理和设计上的可行性。     

非圆齿轮加工中刀具齿根与轮齿齿顶干涉分析

对用渐开线圆柱齿轮插齿刀具加工非圆齿轮时产生的刀具齿根与轮齿齿顶的干涉问题进行了分析，提出了以非圆齿轮的节曲线最小曲率半径为计算基准，将非圆齿轮等效成具有相应节风景区线曲率半径的渐开线圆柱齿轮进行分析刀具齿根与轮齿齿顶干涉问题的方法，提出通过改变插齿刀的基本参数来避免干涉的方法，这种方法既可以避免刀具的齿根与非圆齿轮的齿顶的干涉，又不会引起其它的干涉现象产生，是解决非圆齿轮加工中产生干涉问题的有效方法。     

基于螺旋非圆齿轮变速装置设计研究

为增加变速器带载换挡能力,解决摩擦片发热烧毁等问题,提出利用非圆齿轮传动替代摩擦传动换挡结构;研究渐开线变厚齿面形成原理,通过增加共轭齿条周向纯滚动和轴向运动约束条件,建立螺旋非圆齿面包络加工数学模型,描述共轭齿条各段齿面失径,推导螺旋非圆齿面方程;利用数值计算实例验证了数学模型的正确性,分析非圆齿的几何特征与轴向移动速度之间的关系,说明共轭齿面仍为线接触;通过对锥齿轮组进行详细设计与动力学仿真,结果显示角速度输出曲线较为平稳,仍存在一定轻微冲击;搭建基于机电检测方案的锥齿轮组自动变速装置试验平台,实现了档位自动变换功能,进一步验证了螺旋非圆齿轮基本啮合原理且锥齿轮组改造设计方案具备一定的可行性。