谐波齿轮传动啮合参数优化设计

以谐波齿轮传动齿侧隙最小为目标,建立齿侧间隙计算数学模型,该模型通过柔轮附加扭转角形式对侧隙减小量进行补偿,弥补了以往设计中将侧隙减小值直接放在目标函数侧隙值中的缺点.并针对四力作用型谐波齿轮传动实例进行了啮合参数优化设计,所得参数为谐波齿轮的精密制造提供了可靠依据.     

双圆弧谐波齿轮传动柔轮齿廓参数对侧隙的影响

在谐波齿轮传动中,空载啮合侧隙对其传动性能有显著影响。基于谐波传动共轭精确求解方法,研究了谐波齿轮传动共轭区间、刚轮理论共轭齿廓和侧隙随柔轮齿廓参数的变化规律。研究结果表明,柔轮齿廓参数对啮合共轭区间、刚轮理论共轭齿廓和侧隙具有决定性作用。减少凸齿廓圆弧半径有利于增加啮合共轭区间,但不利于减小侧隙;凹齿廓圆弧半径对共轭区间影响不明显,对侧隙影响较大;减小公切线倾角有利于增加共轭区间,也有利于减小侧隙值和改善侧隙分布;凸齿廓、凹齿廓圆弧半径对刚轮齿廓参数影响明显,公切线倾角对刚轮齿廓参数几乎无影响。合理选择柔轮齿廓参数能够获得更大的共轭区和更均匀的侧隙分布,从而提高承载能力和传动性能。     

谐波齿轮传动初始啮合侧隙变化规律的研究

本文阐述的是通过建立初始啮合侧隙的数学模型,首次对谐波齿轮传动的初始啮合侧隙的变化规律进行了详尽的研究.     

极端环境下谐波齿轮传动的侧隙分析

月球探测在极端环境下工作的谐波齿轮传动,其啮合侧隙必然受到这种极端环境的影响,而啮合侧隙大小又是影响谐波齿轮传动工作性能的重要指标之一。基于传热学和热平衡的理论,利用ANSYS仿真软件模拟出齿轮的啮合区温度。基于侧隙控制的思想,计算出侧隙随φ(波发生器固定时柔轮非变形端的转角)的变化曲线,从而求得轮齿工作时的最小侧隙。通过对多组数据进行分析,得出最小侧隙随环境温度的变化规律。     

谐波齿轮传动初始啮合侧隙变化规律的研究

本文阐述的是通过建立初始啮合侧隙的数学模型，首次对谐波齿轮传动的初始啮合侧隙的变化规律进行了详尽的研究。     

高精度谐波齿轮传动的变位修正

通过分析高精度谐波齿轮传动对齿廓无侧隙的工程要求,研究了内啮合干涉情况和防止措施,对柔、刚轮的渐开线齿廓依据内啮合的干涉情况来确定变位系数并进行修正,通过对柔、刚轮变位系数的修正来保证无侧隙的要求.     

渐开线谐波齿轮啮合研究中的几个问题

本文从研究谐波齿轮传动的理论齿形和传动误差出发,找到了用渐开线齿形代替理论齿形的理论和实践依据;提出了最佳啮合设计中所必需的干涉验算和侧隙控制的计算方法;最后对大功率传动的啮合分析问题作了初步论述,提供了解决柔轮变形形状畸变时进行啮合分析的途径。十几年来,我国已有许多单位在谐波齿轮传动的理论研究、试制等方面取得了不少成绩,提供了宝贵经验。为在国民经济各部门推广和使用这种传动,研究采用渐开线齿形的谐波齿轮传动具有实际意义。本文就渐开线谐波齿轮啮合中的几个主要问题阐述如下:     

端面谐波齿轮传动啮合性能的分析

端面谐波齿轮传动较径向谐波齿轮传动有不同的特点,它是在轴向变形力的作用下迫使端面齿柔轮变形使其与端面齿刚轮啮合并产生相对运动。对端面谐波齿轮传动来说,啮入深度、齿侧间隙等是分析和评价其啮合性能的质量指标,而齿形角、柔轮的变形规律和变形量的大小,又是影响啮入深度和齿侧间隙的主要因素。为此本文利用已建立的啮合分析计算方法,通过计算机绘出的图形,着重分析齿形角、最大变形量等对啮入深度和齿侧间隙的影响,并从中获得了一些有实用价值的结论,从而为端面谐波齿轮传动选取合理的啮合参数和结构参数提供了依据。     

谐波齿轮传动的封闭图

本文研究了借助电子计算机以最大啮合侧隙 C_max、啮入深度 h₃为坐标绘制谐波齿轮传动封闭图的方法。这些参数能最充分地反映出传动的质量。     

谐波齿轮传动误差的补偿控制

由于谐波系统中存在传动误差,结果会使机构无法准确执行预定的传动。为了对谐波齿轮系统的传动误差进行补偿,本文首先对谐波齿轮传动系统进行分析,综合考虑谐波齿轮啮合摩擦、扭转刚度、侧隙、传动误差等多种非线性因素,根据谐波齿轮传动系统的力学模型,建立系统非线性动力学微分方程。采用PID控制器对系统进行控制,为补偿误差根据传递函数建立了控制系统方框图。最后通过比较PID控制前后的仿真误差,证明了PID控制对误差补偿的有效性。     

齿轮系统动力学模型内部激励参数的优化设置研究

时变啮合刚度与齿侧间隙是齿轮传动系统的主要内部激励源,决定了齿轮系统动力学的基本特点和性质。啮合刚度的时变性影响齿轮系统的稳定性、引起系统的参数共振,齿侧间隙则引起系统强烈的非线特性。考虑时变啮合刚度、齿侧间隙等激励源,建立了齿轮系统非线性动力学模型,从模型参数设置合理性的新角度阐述时变啮合刚度、齿侧间隙对系统动态特性的影响。结果表明:在低速工运行况下,过度简化时变啮合刚度会扼杀由单双齿交替啮合而产生的振动冲击响应;此时齿轮处于单侧啮合状态,在建模时可以不考虑齿侧间隙的影响,以达到简化模型、提高求解效率的目的。而在较高速运行状态下,齿轮处于单边冲击或双边冲击状态,齿侧间隙引起系统强烈的非线性特性,建模时必须考虑齿侧间隙。     

极端环境下滤波齿轮传动侧隙分析

用于航空航天的滤波齿轮传动的啮合侧隙必定会受到其极端环境的影响,而传动侧隙的大小又是影响齿轮工作性能的重要因素之一。根据热平衡和传热学的基本理论,基于ANSYS Workbench仿真软件模拟出了齿轮啮合区的温度。分析齿轮热变形和箱体热变形对传动侧隙的影响,求得齿轮在极端环境下工作的最小侧隙,得出其随环境温度变化的规律。为其未来在航空航天的应用提供了理论依据。     

行星齿轮减速器基于回差分析的优化设计

针对K-H-V型渐开线行星齿轮减速器,提出一种以传动零件精度等级为主要设计变量的基于回差分析的优化设计方法。可据规定回差允值,最佳地规定和分配各传动零件参数、精度等级及公差值。使减速器能最佳地满足设计使用、工艺和经济性要求。     

基于齿背接触刚度的高速斜齿轮瞬态振动特性

为了分析基于齿背接触刚度的高速斜齿轮瞬态振动放大特性,针对高转速瞬态工况下斜齿轮齿面啮合-脱啮-齿背接触的齿面实际承载接触状态,建立了同时考虑啮合时间与齿面振动位移耦合机理的斜齿轮动态啮合刚度。在细化考虑齿背啮合机理、基于齿背实际啮合刚度的模型基础上,进一步建立斜齿轮啮合型瞬态振动模型,并在此基础上展开不同齿侧间隙以及齿背接触对系统瞬态振动特性影响分析研究。搭建封闭功率流式斜齿轮瞬态扭转振动测试试验台,对基于齿背接触刚度的斜齿轮瞬态振动特性进行了验证。该研究具有较好的理论研究意义,有利于斜齿轮传动系统在航空传动、新能源传动系统上的应用推广,进一步提升高转速齿轮系统的瞬态振动噪声品质。     

齿轮传动系统的动态模拟

针对齿轮副非线性振动问题展开研究,综合分析了啮合冲击激励、时变啮合刚度和误差激励对齿轮系统振动的影响。根据扭转啮合刚度定义,分别建立了无齿面缺陷和有齿面缺陷的齿轮三维接触仿真分析模型。计算了两种运行状态下,不同接触位置上的扭转啮合刚度。在进行齿轮副非线性振动的分析时,综合考虑了啮合冲击激励、时变啮合刚度和误差激励等非线性因素,建立了齿轮副非线性动力学模型,采用变步长四阶Runge-Kutta数值积分方法求解了系统的动态响应。     

具有动态侧隙的齿轮传动系统动力响应分析

综合考虑动态侧隙、时变啮合刚度、齿轮偏心和传动误差等非线性因素,建立齿轮 转子 轴承传动系统的非线性动力学模型。以分形理论为基础,引用尺寸一致性的Weierstrass-Mandelbrot函数模拟动态侧隙的变化趋势。利用4阶龙格 库塔法对系统的非线性动力学微分方程求解,探究动态侧隙对系统响应的影响。结果显示：综合对比定侧隙系统和动态侧隙系统,齿轮在扭转方向上振动幅值的波动较大,动态侧隙系统由准周期运动渐变为混沌运动,并且与动态侧隙曲线的复杂程度有关;齿轮在扭转方向相平面的轨迹随动态侧隙的标准差(standard deviation,简称STD)呈现出规律性变化;在系统振动响应频谱中,随着动态侧隙曲线的复杂程度的加剧,频率成分多样性增强,噪声频率的幅值逐渐增加,高倍频的幅值激增。     

含齿侧间隙的齿轮传动模型

考虑时变啮合刚度,在ADAMS软件中,建立了具有齿侧间隙的单自由度齿轮系统动力学仿真模型,从啮合力的时域和频域图上对其做了验证.利用该模型对齿侧间隙为0、0.2、0.5mm三种工况进行了仿真,仿真结果表明:啮合刚度随着齿侧间隙的增加而减小,双齿啮合区减小,单齿啮合区增大,啮合力随着齿侧间隙的增加呈指数变化趋势.所建立的模型对于不同的侧隙工况,不需要修改实体模型,仅修改仿真参数即可.