K-H-V偏摆锥差行星机构的运动学和力学分析

运用陀螺理论即刚体定点转动理论,对Ｋ－Ｈ－Ｖ锥齿轮少齿差行星机构进行了运动学及动力学研究,分析了该机构的特殊性,取得了该型传动设计具有指导意义的一些重要结论。     

双圆弧螺旋锥齿轮章动传动运动和动力学仿真

螺旋锥齿轮是机械中的重要的传动装置.基于章动运动,推导了双圆弧螺旋锥齿轮齿面方程,建立了章动传动中冕齿轮的三维模型.进一步建立了整个章动传动的三维模型.完成了章动传动的运动和动力仿真.     

章动齿轮传动零齿差输出机构的强度研究

介绍了章动齿轮传动输出机构的类型与特点,分析了零齿差锥齿轮输出机构的强度条件,推导出相应的验算校核公式和设计公式.为章动齿轮传动输出机构的设计与应用提供了重要的理论依据.     

基于齿面通用模型的不同齿廓内啮合章动锥齿轮建模与接触分析

内啮合章动弧齿锥齿轮齿面数学模型推导过程较为复杂。为了建立不同齿廓章动锥齿轮模型并进行加载接触分析,利用通用法向基本齿廓建立了假想媒介冕齿轮齿面通用数学模型。根据冕齿轮与章动内啮合弧齿锥齿轮的啮合关系,推导得到适于不同齿廓的章动弧齿锥齿轮齿面通用数学模型。再以渐开线与双圆弧为法向基本齿廓,分别建立了渐开线和双圆弧两种齿廓的章动弧齿锥齿轮齿面模型及其三维模型。利用有限元软件分别对高低功率、不同齿廓的章动内啮合弧齿锥齿轮进行了加载接触分析。结果表明,负载大小对渐开线弧齿锥齿轮的加载接触特性影响较大;双圆弧弧齿锥齿轮相对于渐开线弧齿锥齿轮具有承载能力更大、传动更平稳的优点。     

章动式双圆弧螺旋锥齿轮齿面曲率与运动特性研究

为了准确评估章动式双圆弧锥齿轮副两处啮合区域之间的啮合特点和差异，对表征齿轮传动质量好坏的曲率和相对运动参数进行了理论计算研究。首先，基于齿轮空间啮合原理，推导了双圆弧内、外锥齿轮的齿面参数方程；接着，在此基础上建立了章动传动啮合坐标系，采用齿面接触分析(TCA)方法，得到了无装配误差情况下接触点的运动轨迹；然后，根据微分几何理论推导出了接触点处各类曲率和速度的数学表达式，并根据赫兹(Hertz)弹性接触理论确定了齿面接触区形态；最后，采用算例分析了接触点的主曲率、诱导法曲率、卷吸速度、相对滑动速度和滑滚比等变化趋势及其反映的特性。研究结果表明：椭圆长轴方向诱导法曲率接近0,短轴方向诱导法曲率绝对值较小，由齿面公法矢量方向可知，两啮合区域在传动过程中不发生曲率干涉现象，且具有良好的接触强度；相对滑动速度远小于卷吸速度，这有利于减小磨损；两区域的滑滚比均趋近0,表明传动接近纯滚动；瞬时接触点和齿面接触区均位于啮合齿面中部并沿整个齿宽方向分布，有限元结果与理论计算结果一致。该研究结果可为章动式双圆弧锥齿轮的弹流润滑和磨损分析提供理论基础。     

三指灵巧手运动学分析及抓持仿真

参考人手的结构特征,设计了一种三指灵巧手,手指采用模块化设计,各手指结构相同。手指各主动关节均由直流伺服电机驱动,通过锥齿轮和钢丝绳传动机构传动,直流伺服电机和传动机构均配置在手指内部。采用D-H法建立手指坐标系,推导出运动学正、逆解,为灵巧手控制和抓取规划的研究奠定基础。运用仿真软件A D A M S对灵巧手抓持球体过程进行仿真分析,结果表明三指灵巧手在其工作空间内能够实现对物体的精确抓取。     

安装误差对双圆弧弧齿锥齿轮章动传动齿面接触特性的影响

双圆弧弧齿锥齿轮章动传动的齿面接触特性对安装误差极为敏感.为揭示安装误差对齿面接触特性的影响规律,开展了含安装误差的双圆弧弧齿锥齿轮齿面接触分析.推导出章动式双圆弧孤齿锥齿轮齿面方程;借助齿面接触分析(TCA)获得齿轮副的齿面接触迹线和几何传动误差;通过算例分析了内、外锥齿轮锥点误差及齿轮副轴线交角误差对双圆弧弧齿锥齿轮副齿面接触特性的影响规律.研究表明,随着各项安装误差的增大,齿轮副接触迹线沿齿高方向的偏移量增大;凸、凹齿面接触迹线沿齿高方向的偏移量对安装误差变化的敏感程度不同;正的安装误差比负的安装误差对齿轮副传动误差影响更大.为获得理想的啮合性能,应合理控制章动式双圆弧弧齿锥齿轮副的安装误差.     

一种新型4自由度高速并联机械手动力尺度综合

研究一种可实现SCARA运动的新型4自由度高速并联机械手动力尺度综合方法。简要阐述该机构中由可变菱形动平台和齿轮增速机构生成绕z轴转动的传动原理。在建立运动学和刚体动力学模型基础上,利用直接和间接雅可比代数特征构造出两类可用于描述运动/力在链内和链间传递能力的压力角,并提出一种基于单轴最大驱动力矩全域最大值最小的动力学性能评价指标。在满足工作空间与机构尺度比、可装配条件等几何约束和运动学性能约束下,综合出一组可使得系统刚体动力学性能全域最优的尺度参数,并利用Adept拓展轨迹预估出电动机参数。     

内啮合双圆弧螺旋锥齿轮齿廓精确建模

基于章动传动中内啮合双圆弧螺旋锥齿轮(简称锥齿轮)的啮合原理推导齿面参数方程。在MATLAB软件中建立可控精度的内、外锥齿轮三维齿廓雏形,并通过编程对齿面进行裁剪得到完整的齿廓,实现了三维齿面模型的可控精度设计。最后将剪裁的齿面参数导入三维软件中,得到双圆弧螺旋锥齿轮的精确实体模型,并进行实际加工制造。     

基于SolidWorks与ADAMS的章动减速器动力学仿真及动态特性分析

章动齿轮传动是一种具有广泛应用前景的新型行星传动。为提升章动减速器的使役性能,需明确其动力学特性。以双侧双级弧齿锥齿轮传动章动减速器为研究对象,基于SolidWorks平台完成了该型减速器的三维建模与虚拟装配。借助ADAMS建立了双侧双级弧齿锥齿轮传动章动减速器的多体动力学模型,并据此对减速器进行了动力学特性仿真。仿真结果表明,各齿轮的转速及啮合力与理论计算值一致,表明所建模型能正确性预估减速器的动态特性,从而为章动减速器的动力学特性分析及参数优化设计提供了模型基础。     

五轴数控机床万能主轴头空间误差建模研究

五轴机床万能主轴头空间误差建模的传统方法采用齐次变换矩阵(HTM)进行运算,计算过程复杂,物理意义很难理解。提出了一种主轴头空间误差的简化建模方法。综合考虑了主轴头两个旋转轴的运动误差和刀具热误差对主轴头空间精度造成的影响。优化了机床运动坐标系设置,从而降低了空间误差模型的复杂性。基于刚体运动学原理,描述了主轴头的运动误差传递关系。结合实例,推导出了主轴头空间误差的数学表达式,其建模过程简单,物理意义明确。     

章动理论在降速传动中的应用

本文介绍一种新型的、高效经济的锥齿轮降速系统，它不同于一般的锥齿轮传动，是应用了章动理论设计而成的。这种降速装置与传统的行星齿轮系相比，具有体积小，重量轻、部件少等优点。本文重点阐明了章动理论及用锥齿轮实现章动减速的方法。     

单自由度非圆齿轮3R杆组机构的刚体导引方法

为进一步拓展机构综合方法和克服闭链连杆机构刚体导引方法的不足,提出了一种单自由度非圆齿轮3R杆组机构的刚体导引方法,将非圆齿轮系用于约束3R杆组的两个自由度,获得唯一末端轨迹,以实现该机构的刚体导引;采用瞬时坐标系和运动学映射理论建立了满足给定位姿点要求的3R杆组,并计算了误差;结合非圆齿轮传动原理推导了各非圆齿轮节曲线数学模型;最终根据机构缺陷判定、非圆齿轮传动要求及实际工况,得到符合要求的单自由度非圆齿轮3R杆组机构。以下肢康复机构为例,给定8个位姿点及其他初始参数,采用上述刚体导引方法获得最终机构参数,验证了该理论的正确性和实用性。     

基于有限元法的双圆弧弧齿锥齿轮章动传动接触特性分析

接触特性是表征齿轮传动性能的重要指标。为明晰双圆弧弧齿锥齿轮章动传动的接触特性,利用有限元法对其进行加载接触分析。首先,基于啮合原理推导双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程并生成齿轮副的三维模型;其次,利用Ansys Workbench建立齿轮副有限元模型,分析了双圆弧锥齿轮副的齿面啮合状态;最后,分析负载与安装误差对齿轮副传动性能的影响规律。结果表明：双圆弧弧齿锥齿轮存在分别位于凹、凸齿面上的双点接触状态,且锥齿轮靠近小端部位为应力危险点;增大负载有利于提高齿轮啮合的重合度,降低齿间载荷分配系数,一定程度上可提高齿轮传动的平稳性;安装误差对齿轮副齿面接触状态有较大影响,负向偏置误差与正向章动角误差不利于齿轮承载与传动稳定,在实际应用中应合理调控。     

行星锥齿轮无级变速机构的调速机理及效率计算研究

针对环锥行星式无级变速机构中存在摩擦功耗大、效率低的缺点,在其主体结构不变的基础上,用锥齿轮传动代替其中的摩擦轮传动,在分析了新型行星锥齿轮无级变速机构的结构特点、运动学关系、调速机理的基础上,推导出其传动比计算公式。利用啮合功率法导出行星锥齿轮无级变速传动的啮合效率方程,并结合其它功率损失得出该无级变速机构的总传动效率方程,结合实例计算出其理论效率,通过对比得出行星锥齿轮机构比原环锥行星式无级变速机构具有更好的调速性能和更高的传动效率。     

弧齿锥齿轮在少齿差行星传动中的应用分析

首次提出了把弧齿锥齿轮应用到少齿差行星传动中,与传统的弧齿锥齿轮传动相比,弧齿锥齿轮少齿差行星传动具有结构紧凑、体积小、质量轻、效率高、传动比范围大等优点。对弧齿锥齿轮少齿差行星传动的原理和传动比进行了分析,推导出了传动比的计算和传动效率的计算公式。     

正交非零变位直齿锥齿轮传动的设计研究

揭示出正交非零变位齿锥齿轮的变位原理，引证出正交非零变位直齿锥齿轮锥距增量与当量齿轮轮心分离模量的线性关系 ，推导出分度圆锥角的计算公式，分析在特定的设计条件下正交非为位锥齿轮传动优于等移距变位锥齿轮传动，推荐2种成熟的齿型制式和1种方法选择变位系数。     

钢丝绳传动机器人运动学的回路分析方法

研究分析了一类2N条钢丝绳驱动N个自由度机器人的运动学,其运动学分析可通过推导除去钢丝绳后的开环链机器人关节角位移与末端执行器之间的运动学模型和关节角位移与电机转子角位移之间的运动学模型两个步骤完成。在运动学分析的基础上,提出了用回路矩阵和等效半径矩阵描述钢丝绳传动机器人运动学的回路分析方法。根据钢丝绳传动原理,通过观察法可直接列写回路矩阵和电机驱动空间等效半径矩阵,从而得到电机转子角位移与关节角位移之间的映射关系模型,解耦了由于钢丝绳传动导致机器人关节之间的运动耦合。实现了电机驱动空间、关节空间和笛卡尔空间之间完整的运动学映射,加快和简化了钢丝绳传动机器人运动学的建模和分析过程。最后,以Utah/MIT手指为例进行了运动学分析,比较Matlab运算和Solidworks Motion仿真的末端运动轨迹,验证了回路分析方法的正确性。     

渐开线齿轮章动传动的弹流润滑分析

本文探讨了渐开线齿轮章动传动的弹性流体动力润滑计算，并推导出相应的计算公式以及分析了该传动的润滑状态，为渐开线齿轮章动传动的设计与制造提供了理论依据。     

螺旋锥齿轮零传动误差设计方法研究

<正>针对螺旋锥齿轮啮合原理复杂、设计加工难度大及越来越多地采用五轴或六轴联动数控加工的特点,从螺旋锥齿轮设计加工所涉及的啮合原理基本问题着手,直接面向多轴联动数控加工,采用张量分析的方法对螺旋锥齿轮的啮合原理、传统机床调整卡计算、齿面接触分析及基于五轴联动数控机床的全齿面综合优化设计加工方法进行了深入研究,主要内容如下。(1)建立了一种基于张量分析的空间啮合原理理论分析方法。将完全的张量分析方法引入到啮合原理中,利用旋转张量来表示刚体运动、曲面曲率张量和曲率导数张量来表示曲面在局部的二阶和三阶几何特征,为空间啮合原理建立了一种无需参考坐标系的理论分析方法。相比而言,啮合原理中传统的理论分析方法往往在一开始就引入参考坐标系,从而导致分析结