Torsional rigidity of harmonic gear drives

A model is proposed for harmonic gear drives. The model takes into account that harmonic engagement involves multiple pairs and multiple zones and also takes account of the manufacturing and assembly errors, the deformation of the drive components, and the adjustment of the gaps in the engagement under load. By means of the model, harmonic gear drives with high torsional rigidity may be designed.     

Contact finite element method for dynamic meshing characteristics analysis of continuous engaged gear drives

The dynamic meshing characteristics of gear drives have been a major concern in the design of power transmission systems as they affect vibration, acoustic noise, durability and efficiency. Gaining a more comprehensive understanding of the dynamic meshing characteristics of continuous engaged gear drives is a key to the development of power transmission systems. In this paper, a dynamic contact finite element analysis method, considering the variation of the engaged teeth pairs, the loaded elastic and contact deformations, and the sliding friction, is presented for the dynamic meshing characteristics analysis of continuous and elastic engaged gear drives. Various kinds of continuous engaged gear models under low and high speed condition are simulated and compared using the presented method. The tooth profile modification was designed based on the simulation results. Moreover, the effects of the tooth profile modification, the sliding friction and the time-varying meshing stiffness upon the dynamic meshing characteristics of continuous engaged gear drives are discussed in detail. The results show that the method is not only effective in designing and evaluating the tooth profile modification, but also in studying the dynamic meshing characteristics of continuous engaged gear drives with realistic time-varying meshing stiffness and tooth sliding friction. The present method could provide an effective tool for vibration mechanism study and dynamic design of the continuous engaged gear drives considering more influence factors.     

谐波齿轮传动运动误差理论与测试技术的研究

详细地分析了谐波齿轮传动的误差源,误差源产生的运动误差及其频率,运用随机误差理论运动误差进行了综合,提出了运动误差的理论估算公式和对其频谱的分析方法。对运动误差的拍频现象产生的机理进行了详细的分析。建立了动态实时测试谐波齿轮传动运动误差及其频谱的测试系统,并进行了实测,验证了理论分析的正确性。     

谐波齿轮传动重合度的计算方法研究

针对谐波齿轮传动的特殊性提出谐波齿轮重合度的定义,即柔轮和刚轮轮齿的啮合区间角与刚轮单个齿距圆心角的比值。基于瞬心线运动几何学,推导出柔轮和刚轮轮齿的相对瞬心线方程,然后根据Willis定理的结论,计算出柔轮和刚轮之间的啮合区间角,最后由重合度定义计算出重合度。此计算方法适用于各种不同齿形的谐波齿轮传动重合度的计算,对于衡量新齿形谐波齿轮传动的啮合性能,具有重要的参考意义,因此该方法具有通用性。     

带轴锥齿轮超声研齿振动系统的设计与试验

为了满足带轴锥齿轮超声研磨加工的谐振频率要求,利用波动理论对不同结构的3种带轴锥齿轮的超声变幅系统进行谐振设计,建立了统一的谐振频率方程,并对位移放大系数和最大应力进行了比较。运用有限元方法,对由复合变幅杆和换能器组成的超声激励-变幅振动系统进行了模态分析和谐响应分析。最后对超声振动系统进行了阻抗分析和频率测试。试验结果表明：实际超声振动系统的谐振频率为23.269kHz,与设计频率误差约1.17%,试验结果与有限元分析和理论分析结果基本吻合,验证了理论设计的准确性。     

考虑磨损与变形的谐波齿轮精度可靠性分析与优化设计

针对谐波齿轮减速器中存在的磨损和变形因素导致减速器传动精度低、可靠性差等问题,建立考虑磨损与变形的谐波齿轮减速器传动误差模型,并进行精度可靠性分析与优化设计。通过分析传动误差的影响因素建立了传动误差模型;基于磨损经验模型和试验数据,应用贝叶斯修正方法建立动态磨损模型,同时根据试验数据和高斯过程回归建立柔轮变形模型;综合获得的传动误差模型、磨损模型和柔轮变形模型建立谐波齿轮精度可靠性模型,并应用基于拉丁超立方抽样的Kriging代理模型和蒙特卡洛法求解某谐波齿轮减速器传动精度可靠度。最后采用序列二次规划法对谐波齿轮减速器进行优化设计。优化结果表明,在工况参数(输出端负载17.5 N·m,输入端转速100 r/min)下,优化后的谐波齿轮减速器在工作时间3 000 h处的可靠度达到99.02%,相比未优化前提升7.85%,而成本却只增加1.70%。     

Effects of type of lubricant and shape of tooth profile upon efficiency of gear drives

To reduce energy consumption, it is important to increase the efficiency of gears used for power transmission. In the present work, the efficiencies of gear drives with standard and profile shifted involute gears are measured by changing the type of lubricating oil. A new equation for calculating efficiency is derived by taking into account the additional friction torque that depends on the shape of the teeth. The efficiencies calculated with the new equation agree well with those obtained by experiments conducted using two planetary gear drives with different tooth shapes and with different reduction ratios (u = 4. 89 and 151). The new equation is applicable to the design of gear drives with higher efficiency.     

直齿圆柱齿轮的模糊优化设计

运用模糊优化理论对直齿圆柱齿轮进行模糊优化设计,用二级模糊综合评判法对设计中诸多影响因素的模糊性进行了定量描述和处理,并获得了比常规优化设计更紧凑的结构,说明模糊优化设计是一种更符合客观实际的科学设计方法。     

基于遗传算法的谐波齿轮传动优化设计

以谐波齿轮在模数m,柔轮筒体长L,齿宽b,简体壁厚δ为优化参数,依据遗传算法的基本原理,将遗传算法运用于谐波齿轮的参数化设计中,同归实例分析,对比结果说明将遗传算法应用于谐波齿轮传动优化设计中是可行和有效的,为谐波齿轮的优化设计提供了一种新的有效可行的方法。     

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.     

Geometric design of a face gear drive with a helical pinion

The application of face gear drives, which have been used recently instead of bevel and hypoid gears for helicopter transmission, has resulted in renewed interest in such drives. A helical pinion must be utilized to change the composition of the contact surface freely. In this work, the problem of where to place the pinion with respect to a gear is solved by defining a reference point. The effect of the helix angle on the composition of the surface contact lines is clarified. A geometric design method that recognizes meshing singularity is proposed. Two unique lines on which specific sliding becomes infinite are regarded as design indexes. Results show that the contribution of the surface contact lines changes significantly depending on the helix angle, and the offset distances influence the effective tooth width of the gear.     

一种汽车自动变速机构的运动构造设计方法

行星齿轮系具有结构紧密、传动效率高、高减速比与差速传动等特性,被广泛应用于汽车自动变速机构的设计。本文的主要目的是应用图论的方法,以实现汽车自动变速机构的运动构造设计。首先,以图画表示自动变速机构的行星齿轮系,由此简化运动特性分析,归纳基本运动设计规范,并提出汽车自动变速机构的运动构造设计系统化程序;接着,以日产汽车自动变速运动需求为例,应用所提出的系统化程序实际进行汽车自动变速机构的运动构造设计;最后,归纳得出满足运动设计条件的行星齿轮系的运动构造。本文的结果提供了汽车自动变速机构的运动构造设计的简易且系统化的设计程序。     

煤气管道蝶阀封闭谐波动力头研究设计

结合传统蝶阀的结构设计,在蝶阀动力头设计中引入封闭式谐波减速器。介绍了谐波齿轮传动的发展概况、工作原理、参数选择、几何计算、结构设计和电动蝶阀的手动切换设计。实践表明,给出的设计计算方法可行,可供谐波齿轮传动设计参考。     

基于蚂蚁算法的谐波齿轮传动模糊优化设计

研究了谐波齿轮传动优化设计问题，建立了其模糊优化设计数学模型。引入蚁群更新策略对蚂蚁算法进行了改进。为了求解混合离散变量优化设计问题，在搜索过程中对设计变量进行工程化处理，蚂蚁按处理后的变量进行离散搜索。采用MATLAB语言设计了蚂蚁算法程序，给出了谐波传动的混合离散变量优化设计实例。     

基于UG二次开发的谐波减速器的参数化设计

传统的谐波减速器的三维零件设计复杂,利用UG的二次开发可以提高UG的设计效率,缩短产品的设计周期.通过VC++编写优化算法程序,得到谐波齿轮减速器主要构件的三维参数数据.综合利用VC++和UG二次开发工具集,编写接口函数,实现谐波齿轮减速器的参数化设计,分别建立零件ACCESS数据库进行综合管理.并以减速器中最重要的构件柔轮的设计为例,说明UG二次开发的流程.     

固体润滑谐波减速器真空运行性能的试验

根据谐波减速器在空间机械精密传动中的工作条件 ,研制出真空环境模拟试验装置 ;并使用该装置对XB3- 6 0扁平式谐波减速器所采用的几种物理气相沉积 (PVD)薄膜润滑方案进行了系统考核。试验结果表明 ,研制出的真空运行试验装置结构合理 ,性能稳定 ,可以保证环境模拟试验的可靠性 ;对几种薄膜润滑系统的考核结果 ,为确定谐波减速器的固体润滑方案提供了实验依据     

齿轮传动的摩擦学设计

运用弹流理论对齿轮传动进行了分析,提出从摩擦学角度进行齿轮传动设计的原则,为降低齿轮的磨损,提高传动效率和使用寿命提供了依据。     

塑料谐波齿轮传动结构尺寸的优化设计

分析了工程塑料作为谐波齿轮传动材料的优越性 ,并针对减小塑料谐波齿轮传动的体积 ,对其结构尺寸进行了优化设计 ,并对优化的塑料谐波齿轮传动装置进行了试验研究。     

基于真实粗糙齿面的齿轮传动接触应力分析

现行齿轮传动接触疲劳强度的设计基础是仅适用于一对光滑表面之间干接触的赫兹理论,这显然与齿轮传动实际状况有一定差异。为获得齿轮传动实际状况的齿面压力分布、油膜厚度及轮齿接触区次表面的应力分布,基于实测所得的表面粗糙度数据,采用有限元法对重载齿轮传动进行混合弹流润滑数值分析。结果表明:粗糙齿面接触时的齿面压力分布及轮齿接触区次表面应力分布均明显相异于赫兹分布或基于光滑齿面全膜弹流润滑计算所得的相应分布;齿面粗糙峰谷的存在会使齿面接触应力比赫兹接触应力增大25%左右,且齿面平均油膜厚度的最小值及接触应力的最大值均发生在啮入点而非节点。因此,现行的以赫兹应力为基础、以节点参数为依据进行齿轮传动接触强度设计的做法有失科学性和安全性。     

端面谐波步进电机的研究

研究了端面谐波步进电机中的几个主要问题,端面谐波齿轮的啮合状况、柔轮受力变形规律、扩大啮合区范围减少啮合干涉的方法、电磁波发生器和步进控制系统的设计方法,并对研制的样机进行了实验测试,获得了一些有实用价值的结论。