平面齿内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动副的误差分析

为了掌握平面齿内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动副的齿面真实啮合状况,对其进行误差分析。建立含误差的传动副啮合几何学理论,构建传动副的三维精确实体模型,研究理想状态下传动副的齿面啮合情况,并重点分析中心距及倾角等各项误差值对传动副真实啮合状态的影响规律。研究结果表明:传动副在理想状态下有5对齿同时啮合,瞬时接触线为直线且沿齿高方向平行分布;中心距误差和蜗杆轴向位移误差为负值时比其为正值时对传动副有利;轴间角误差、倾角误差及基圆半径误差对平面齿内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动副啮合状况的影响较大。     

基于有限元法的变齿厚内齿轮包络外转子鼓形蜗杆热力学分析

变齿厚内齿轮鼓形蜗杆传动是一种新型蜗杆传动,它由变齿厚内齿轮和利用包络形成的鼓形蜗杆两部分组成。它具有体积小、重量轻、结构紧凑以及大传动比等特点,在机器人智能关节领域有着广阔的应用前景。蜗杆传动在工作时会产生大量的热,同时电机置于蜗杆内部也会产生大量的热,使蜗轮蜗杆发生变形,产生热应力。为了掌握内齿轮包络鼓形蜗杆传动副的热应力分布及其热变形情况,探讨温度对最大应力的影响,做了以下研究。首先,利用微分几何与啮合理论通过Creo建立齿面数学模型;其次,将模型导入Ansys Workbench中对其进行热分析和热力学分析;最后,利用参数化设计的方法,分析出在特定结构载荷的作用下,温度对蜗轮蜗杆的最大等效应力的影响,并得出最大应力与温度变化的关系曲线。     

变齿厚内齿轮包络外转子鼓形蜗杆传动啮合性能分析

针对机器人的结构模块化发展趋势及现有工业机器人关节减速器的不足,提出一种用于工业机器人智能关节的变齿厚内齿轮包络外转子鼓形蜗杆传动。基于空间啮合原理,建立了该传动的数学模型,推导了蜗杆传动的啮合方程、齿面接触线方程以及蜗杆的齿面方程,并导出了传动的诱导法曲率、润滑角和相对卷吸速度等计算公式。在大量数值计算的基础上,分析了该传动的蜗杆喉径系数、主基圆半径、母平面倾角等参数对传动啮合性能的影响。     

平面二次包络内蜗轮齿面成型方法

为了使平面包络鼓形蜗杆传动具有更佳的承载能力与良好的传动性能,利用微分几何及啮合理论建立平面二次包络鼓形蜗杆传动的包络理论,依照鼓形蜗杆齿廓螺旋线创建鼓形蜗杆实体模型,采用二次开发使鼓形蜗杆与具有内齿轮特性的面进行布尔运算,求解出高精度的二次包络内蜗轮齿面。与一次包络鼓形蜗杆副相比,鼓行蜗杆副具有双线接触、接触面大、齿面间易形成动压油膜和承载能力更强等优点,其内置蜗杆结构为后续机器人智能关节研究奠定理论基础。     

变齿厚内齿轮包络鼓形蜗杆强度分析

利用微分几何与啮合理论建立变齿厚内齿轮包络鼓形蜗杆齿面数学模型。基于有限元法分析了齿面接触应力在不同工况下的载荷分布情况,探讨了内齿轮沿齿宽方向齿面倾角δ对鼓形蜗杆副的影响。通过齿面应力分布与齿间载荷分配的分析,比较了有限元法与经验强度公式法的结果,验证了有限元法的可行性。结果表明:变齿厚内齿轮齿面应力主要分布于内齿轮中间平面一侧,最大应力出现在内齿轮齿顶处;第一、二个啮合齿载荷分配较高,另外两个啮合齿载荷分配较小;在额定载荷工况下,齿间载荷分配相对均匀。     

基于鼓形蜗杆传动理论的内齿轮加工原理研究

针对目前内齿轮加工方法中普遍存在的精度低、效率低等不足,提出一种运用鼓形蜗杆刀具进行内齿轮连续分度的展成加工方法。以微分几何和啮合原理为基础建立鼓形蜗杆传动二次包络理论及鼓形蜗杆刀具齿面数学模型。分析内渐开包络母面重现的必然性及内齿轮加工共轭关系。研究鼓形蜗杆刀具齿面的轴向齿形特性及齿面根切规律,并给出刀具齿面根切的避免方法。应用虚拟中心距原理分析鼓形蜗杆刀具的粗加工工艺参数优化方法及其精确加工原理。该研究工作为内齿轮的高效高精加工提供了一种有效途径。     

平面二次包络环面蜗杆传动接触区域的控制

应用齿面接触分析法^[1],分析了在三种误差状态下即：中心距误差,蜗杆轴向窜动量和蜗轮中心面偏移量,平面二次包络环面蜗杆传动的接触状态,给出了在误差状态下接触点的方程,并得出了规律性的结论。该结论可用于传动副装配方案设计中,为了减少跑合量,尽快实现共轭接触,同时给出了误差的控制方向。     

变齿厚渐开线齿轮包络环面蜗杆齿面的加工与检测

针对变齿厚渐开线齿轮包络环面蜗杆齿面的变齿形、变齿厚、变齿距等复杂螺旋面特征,探究包络环面蜗杆齿面的精密铣削加工工艺,提出了包络环面蜗杆齿面误差拓扑图检测方法,分析了基于齿轮测量中心的环面蜗杆齿面检测与数据处理方法,并研制了环面蜗杆样件,进行了齿面精度检测.结果表明:蜗杆左齿面最大偏差为24.7 pm,平均偏差为12 μn;环面蜗杆右齿面最大偏差为17.2 μm,平均偏差为9.3 μm;蜗杆右侧齿面的精度高于左侧齿面.研究结果为后续传动副样机的传动精度和性能试验提供了试验支撑.     

平面内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动参数优化

平面内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动是一种新型蜗杆传动,为了获得优良的啮合性能,其设计参数的选择是一个复杂而困难的问题。针对这一问题,以微分几何和空间啮合理论为基础建立传动副的啮合性能方程,提出一种在保证蜗杆强度和齿面不根切等的条件下,基于传动副宏微观啮合性能的多目标蜗杆参数优化设计方法。选用遗传算法进行计算求解并得出合理设计参数,与传统设计所得参数相比,由该组参数所形成的传动副具有更为优良啮合性能。以优化后设计参数制作样机并进行传动性能试验,结果表明样机具有较大的承载能力和较高的传动效率。研究工作为该传动的推广应用奠定了理论及试验基础。     

无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的参数优化

无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动是一种能同时满足高精度、大载荷要求的新型环面蜗杆传动.为获得啮合性能优良的无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动,提出综合考虑传动齿面接触性能和润滑性能对该新型传动的几何参数进行优选.通过对蜗杆副齿面啮合参数如诱导法曲率、卷吸速度、润滑角以及滚子自转角等的数值计算,分析表征传动啮合性能的齿面接触参数的影响因素,进而确定该新型蜗杆传动优化设计变量的取值范围.以此为基础,建立以蜗杆副的滚子自转角及齿面综合系数为优化目标,建立以传动齿面润滑角、蜗杆轴的强度与刚度以及几何不干涉等为约束的优化设计数学模型,并用Matlab的遗传算法工具箱对数值算例进行求解.数值实例表明,经过几何参数优化的蜗杆传动,其齿面接触性能和润滑性能明显得到改善和提高.     

滚锥包络端面啮合蜗杆传动啮合性能分析

滚锥包络端面啮合蜗杆传动,该传动副的优点为同时啮合的齿对数多和可消除间隙等。根据齿轮啮合原理和微分几何原理建立该传动副的啮合数学模型,从而得到该传动副的啮合函数和蜗杆齿面方程,再推出啮合性能的计算公式,运用Matlab软件分别分析滚锥小端半径、喉径系数及滚锥半锥角对该传动副啮合性能评定参数——诱导法曲率、润滑角、相对卷吸速度和自转角的影响。分析结果表明,该传动副具有较好的啮合性能。     

滚子包络端面啮合蜗杆副加工专用设备研制与试制研究

根据滚子包络端面啮合蜗杆传动的传动原理及数学模型,分析滚子包络端面啮合蜗杆加工共轭关系,提出滚子包络端面啮合蜗杆专用制造装备设计方案,研制专用制造装备,进行蜗杆样件试制,并利用试制的样件进行了台架试验。结果表明,通过对研检测单段蜗杆与蜗轮同时啮合齿对数为5;该蜗杆副的噪声随转速的增加而增加,噪声在70～93 dB之间;该蜗杆副的传动效率随载荷的增加并逐步趋于稳定值,不同载荷下稳定的传动效率在40%～48%之间。研究结果为进一步研究该蜗杆传动奠定理论基础。     

塑料斜齿轮与钢制蜗杆的啮合理论分析

基于塑料斜齿轮与钢制蜗杆传动副的成型原理,推导出传动副的啮合方程式.结合赫兹接触理论,分析不同载荷下塑料斜齿轮与钢制蜗杆的齿廓变形规律和潜在接触点.运用有限元方法,模拟塑料斜齿轮的应力应变状态与齿廓变形过程,从而得出了塑料斜齿轮啮合的变化规律.验证了采用赫兹接触理论分析啮合过程的正确性.     

《机械工程学报》英文版1994年第4期目次、摘要预告

《机械工程学报》英文版１９９４年第４期目次、摘要预告锥面包络圆柱蜗杆传动可控失配啮合的研究秦大同张光辉加藤正名（重庆大学６３００４４）（日本东北大学）摘要──对锥面包络圆柱蜗杆传动进行了可控修形。修形传动的齿面接触状态可通过蜗杆齿面接触点的位置及曲率...     

具有可控性二阶传动误差函数的面齿轮设计新方法

为获得连续的齿轮副传动误差,提高齿轮传动的动态性能,提出了一种具有可控性二阶传动误差函数的面齿轮设计新方法,描述了齿轮传动反映输出和输入角度关系的二阶传动误差函数的数学模型,给出了面齿轮数控加工过程中具有二阶传动误差函数的齿面方程。为了降低印痕对安装误差的敏感性,建立了盘形砂轮对渐开线圆柱齿轮齿向修形的模型,发展了圆柱齿轮齿向修形的鼓形齿面,对具有二阶传动误差函数的面齿轮和齿向鼓形的圆柱齿轮的啮合进行了计算机仿真和啮合质量评价。结果表明,齿轮副输出的传动误差与预设的二阶传动误差函数相一致,实现了齿轮副的传动误差由被动输出向主动控制方式的转变。     

含蜗杆砂轮安装误差的面齿轮副齿面接触分析

基于一种五轴联动数控磨削机床,建立考虑蜗杆砂轮安装误差的真实齿面方程,研究含误差的真实面齿轮齿面和小齿轮齿面轮齿接触分析(TCA分析),得到面齿轮副齿面接触点轨迹求解方法,TCA分析表明:1切向线性位置误差和轴向线性位置误差会导致齿面沿齿宽和齿高方向发生偏移,而接触点轨迹在齿长方向出现较大偏移。2偏摆角误差导致齿面沿齿长方向发生倾斜,而接触点轨迹沿齿长方向出现较大偏移和倾斜;俯仰角误差会导致齿面沿齿高方向发生旋转,接触点轨迹也同时出现旋转。3面齿轮副齿面接触点轨迹对4项砂轮安装误差都较为敏感。研究为面齿轮设计和制造中的误差溯源以及真实齿面接触分析提供理论参考。     

硬齿面TI蜗杆副的研制与试验研究

TI蜗杆传动由渐开线斜齿轮和其包络的环面蜗杆组成.按照有关TI蜗杆传动主要设计参数选择方法的研究结果,给出一对TI蜗杆传动副的具体设计参数,利用研制的砂轮修整器和专用磨头,在滚齿机上实现了TI蜗杆齿面的磨削加工,完成了钢一钢配对的硬齿面副TI蜗杆减速器的制造.采用两种常用的工业润滑油,开展了硬齿面副TI蜗杆传动性能试验...     

点接触圆柱蜗杆传动

本文讨论齿轮滚刀滚切的蜗轮与蜗杆啮合所形成的局部共轭点接触蜗杆传动,导出了两齿面啮合的接触点公式,判别接触点邻域发生曲率干涉的相对法曲率公式,以及接触点处的瞬时传动比公式。最后以单头阿基米德蜗杆传动为例,作了分析和计算。本文认为,在局部共轭的点接触蜗杆传动中,齿轮滚刀滚切蜗轮的方法可简化加工工艺,提高传动的接触强度。     

斜向插削变齿厚内齿轮加工方法的研究

提出了变齿厚内齿轮的一种近似加工方法－－斜向插削法。在建立齿廓曲面方程的基础上，对这种加工方法引起的齿形误差和分度圆压力角变化进行了研究，探讨了刀具不同的相对斜插角对内齿轮齿厚的影响，以齿形误差最小和保证内齿轮为鼓形齿的原则优化了刀具相对斜插角，并且进行了试验研究。理论分析和试验结果都责明在齿轮倾斜角小于１２°时，斜向插削工艺是变齿厚内齿轮的一种非常有效的加工方法。     

无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的啮合性能分析

基于空间啮合原理,建立了无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的啮合方程、接触线方程以及蜗杆的齿面方程,推导了该传动的诱导法曲率、自转角、润滑角及相对卷吸速度公式.基于MATALB开发了传动的啮合性能分析系统,分析了无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的滚柱半径、蜗杆喉径系数、滚柱偏距和齿周角等参数对传动啮合性能参数的影响.