四齿差谐波齿轮传动采用渐开线齿廓的合理性证明

由于齿差系数的不同,四齿差谐波齿轮传动能否采用渐开线齿廓,不能利用以前的结论。本文研究了当柔轮采用渐开线齿廓时,与之共扼的刚轮采用渐开线对其理论齿廓进行拟合所造成的齿形误差的变化规律。通过与普通小模数渐开线圆柱齿轮传动的齿形公差进行比较,表明只要合理选择变位系数,刚轮就可以采用渐开线齿廓,这为在实际工程中研制四齿差谐波齿轮传动装置打下了理论基础。     

基于包络精确算法的渐开线齿廓谐波齿轮侧隙计算

啮合侧隙大小是影响谐波齿轮传动工作性能的重要指标之一。为了更准确计算渐开线谐波齿轮的侧隙,应用基于柔轮装配变形的共轭精确算法确定变形后柔轮齿的位置,计算渐开线齿廓柔轮的共轭齿廓,用曲线拟合的方法获得刚轮渐开线齿廓的变位系数,并进行侧隙计算。侧隙计算结果发现:渐开线齿廓谐波齿轮的最小侧隙出现在柔轮齿顶或刚轮齿顶。在柔轮最大变形左侧,最小侧隙出现在刚轮齿顶处,而在右侧则出现在柔轮齿顶处。     

双圆弧谐波齿轮传动基本齿形的研究

在研究圆弧齿廓谐波齿轮传动啮合原理的基础上,提出了双圆弧谐波齿轮传动柔轮和刚轮基本齿廓设计方法。通过三维CAD设计软件SolidWorks查看柔轮和刚轮的配合情况,并用有限元法研究柔轮齿形的位移变形,模拟波发生器下柔轮的弹性变形过程,通过仿真结果验证柔轮齿形设计的合理性。     

圆柱齿轮型端面谐波齿轮传动的研究

本文提出了一种新型的由普通圆柱直齿轮组成的端面谐波齿轮传动。给出了柔轮的原始曲面方程、柔轮和刚轮的齿廓曲面方程。讨论了该种传动的参数选择和啮合分析方法。计算结果和分析证明了这种端面谐波齿轮传动的工程实用价值,并可进一步推广使用。     

高精度谐波传动刚轮柔轮的检测

高精度谐波传动刚轮、柔轮的制作,不仅要解决轮齿的精加工工艺问题,而且必须解决高精度刚轮、柔轮轮齿的工艺检测方法和精度鉴定问题。谐波传动装置中的刚轮和柔轮常常是非渐开线型内齿和外齿的直齿圆柱齿轮。由于选用齿形角近于30°的直线型齿廓,因而在刚轮、柔轮的检测方法上,特别是齿形误差的检测方法必须特殊考虑。本文介绍5～3级高精度谐波传动刚轮、柔轮的检测方法,着重探讨了直线型齿廓齿形误差的检测方法。一、直线型齿廓内齿齿型误差的测量     

圆弧齿廓谐波齿轮传动齿形设计中的几个问题

谐波齿轮传动采用圆弧齿廓后,可以改善柔轮齿根的应力状况和传动的啮合质量,提高承载能力和扭转刚度。本文首先计算出柔轮采用圆弧齿廓时,刚轮与之共轭的理论齿廓,通过用拟合圆弧对其进行逼近,得到拟合误差的变化规律;最后指出在开发双圆弧齿廓谐波齿轮传动时,应首先合理确定波发生器形式和柔轮径向变形量系数。     

研究谐波齿轮传动啮合原理的一种新方法

介绍一种利用改进的运动学研究谐波齿轮传动啮合原理的新方法，这种方法 的特别是几何意义明确，特别是针对具有弹性变形构件的谐波齿轮传动更是如此，其优点在于针对某一特定的变形形状（波发生器型式），可以生成一个只包含运动参数的矩阵，这个矩阵当柔轮或刚轮采用不同齿廓时具有不变性。在利用该方法建立的谐波齿轮传动理论啮合方程的基础上，研究了啮合参数和结构参数对四齿差谐波齿轮传动共轭区间的影响规律。揭示了谐波齿轮传动中柔轮与刚轮共轭齿廓的相对运动特点。作为验证，从本方法出发，研制了成功单级传动比为50的谐波传动装置。     

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.     

插齿刀加工的端面谐波齿轮的几何参数分析

本文推导了渐开线插齿刀加工端面谐波齿轮的齿面方程;讨论了端面谐波齿轮圆周齿距不等的问题;柔轮和刚轮的接触位置以及柔轮轮齿的啮入、啮出的干涉问题。     

渐开线谐波齿轮空间齿廓设计及优化分析

为了提高渐开线齿廓谐波齿轮的啮合性能,利用柔轮装配变形的包络精确算法获得了设计截面内共轭齿廓离散点,基于渐开线特征对共轭齿廓离散点拟合,得出刚轮渐开线齿廓.考虑柔轮锥度变形的影响,建立了侧隙优化控制模型,对不同径向位移下柔轮截面的变位系数进行了优化.部分柔轮截面在减小齿廓工作段高的基础上再选择合理变位系数,设计出满足空间啮合要求的渐开线齿廓谐波齿轮,并通过运动仿真分析对设计结果进行了验证.结果表明,相对于设计截面,最大径向位移增大的截面通过减小变位系数可避免干涉,最大径向位移减小的截面通过增大变位系数可获得良好啮合性能;变位系数调整量与该截面至设计截面间的距离成近似线性关系.对最大径向位移减小幅度较大而引起干涉的柔轮后端截面,需减小柔轮齿高并合理改变变位系数,才可获得良好的啮合性能.相比平面齿廓,所设计的空间齿廓能增大啮合区间和齿廓接触面积,较大幅度提升传动性能.     

考虑柔轮空间变形的谐波齿轮传动齿形设计方法

为了解决基于平面设计的轮齿在柔轮空间变形影响下的齿廓干涉问题,提出了一种考虑柔轮空间变形的双向共轭法.该方法分别在柔轮轮齿前后端截面对预设柔轮凸圆弧进行共轭计算,得到刚轮的双圆弧齿廓,用刚轮凸圆弧在前端截面反向共轭计算柔轮凹圆弧齿廓,并与预设凸圆弧结合得到柔轮齿廓.基于三维有限元分析进行谐波齿轮传动啮合仿真,证明了将柔轮空间变形引入齿形设计可以有效避免齿廓干涉.     

渐开线谐波齿轮的空间齿廓设计及啮合特性分析

考虑杯形柔轮在波发生器作用下的锥度变形特征,设计刚轮空间齿廓可有效降低齿间侧隙,提高谐波齿轮的啮合性能。在垂直于轴线的多个横截面内,将刚轮空间齿廓设计转化为由多个平面齿廓放样算法表达的空间曲面设计。在各横截面利用精确算法的共轭方程求解获得共轭齿廓离散点,基于渐开线齿廓特征对各截面内的共轭齿廓离散点拟合得到相应的变位系数。利用基于精确算法的变形后柔轮轮齿位置定位方法设计了相应的侧隙计算方法,获得空间齿廓在不同截面内的侧隙分布。为验证由多个截面内齿廓放样获得的空间齿廓的啮合性能,采用Solid Works建立刚轮和柔轮的空间齿廓装配模型,并进行干涉检查和侧隙结果验证。实例验证表明:相比平面齿廓,空间齿廓能增大啮合区间和齿廓接触面积,更多的啮合齿对保证了空间齿廓谐波齿轮具有更高的承载能力和更长的疲劳寿命。     

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。     

谐波式齿轮泵的齿廓型式及齿廓曲线方程研究

普通齿轮泵存在径向力不平衡,难以消去的问题。针对齿轮泵轴承寿命低,服役时间短的问题,提出将谐波式齿轮传动和齿轮泵复合的设计,解决了径向力不平衡的关键问题;阐述了谐波式齿轮泵的运行原理,确定了出油口和进油口取在相互对称的位置,从而抵消了径向液压力;分析了齿廓型式的选择,得出修形后的渐开线齿廓型式较为合适;并用简便的方法通过坐标转换分别推导出了刚轮和柔轮的齿廓曲线方程。     

谐波式齿轮泵共轭齿廓求解与运动干涉检验

针对谐波式齿轮泵柔轮啮合过程中易造成轮齿干涉问题,根据包络理论,建立了已知刚轮渐开线齿廓求解与之共轭的柔轮齿廓的数学模型,运用MATLAB获得了柔轮齿廓曲线数值解,并完成了谐波式齿轮泵的运动仿真。结果表明,通过调节径向间隙和齿间侧隙参数,可以解决轮齿干涉的问题。     

渐开线谐波齿轮空间齿廓设计及仿真分析

针对杯形柔轮在波发生器作用下的锥度变形特征造成垂直于回转轴的横截面内中面变形曲线差异的问题,设计刚轮空间齿廓以提高谐波齿轮的啮合性能。基于杯形柔轮的空间变性特征,将刚轮空间齿廓设计转化为垂直于轴线的多个横截面内的平面齿廓设计。设计了与变形后的柔轮齿廓实现空间啮合的刚轮空间齿廓设计方法,及其啮合齿面间的侧隙计算方法。基于多个平面内的共轭齿廓,利用放样算法生成空间齿廓,并进行干涉检查和侧隙结果验证。验证表明:空间齿廓能增大啮合区间和齿廓接触面积;采用两截面直引导线的放样方法生成的空间齿廓与多个截面内设计的共轭齿廓差别不大,可以满足一般精度的谐波齿廓传动的设计要求。     

谐波齿轮传动啮合过程的实验研究——连续摄影法

谐波齿轮传动是由于发生器和柔轮的相对运动,迫使柔轮产生谐波变形,因而柔轮和刚轮的齿发生相对位移。在发生器的长轴区,柔轮和刚轮的齿进行啮合;在发生器的短轴区,则啮合逐渐脱开,随着发生器和柔轮的相对运动,啮合区也随之转移,从而达到传动的目的。     

圆弧齿廓谐波齿轮齿廓设计和啮合侧隙优化

以圆弧齿廓谐波齿轮为研究对象,建立柔轮节曲线上任意点的切向方程和法向方程,并将柔轮节曲线上各点的切向位移与法向位移拟合,计算出装入椭圆凸轮波发生器时的柔轮齿廓曲线。根据柔轮坐标系到刚轮坐标系的变换矩阵及所求出的柔轮齿廓曲线,得到刚轮齿廓上离散点的坐标,从而拟合出与柔轮齿廓共轭的刚轮齿廓。建立了柔轮和刚轮间的侧隙模型,并以啮合侧隙为目标函数,选取柔轮齿面与刚轮齿面接触点的压力角、柔轮齿廓的全齿高、柔轮轮齿的法向转角及柔轮齿面接触线的弧长增量,这4个变量作为侧隙优化的设计变量,使侧隙量在满足约束方程的条件下最小。针对椭圆波发生器的谐波齿轮,通过其圆弧齿廓设计和啮合侧隙优化的实例,验证了理论模型的正确性。     

双圆弧谐波齿轮设计及性能仿真

基于渐开线谐波齿轮的设计经验,根据圆弧齿廓谐波齿轮啮合原理,设计双圆弧齿形谐波齿轮。使用三维软件UG对其进行建模和装配,分析双圆弧谐波齿轮传动的啮合性能,通过有限元分析软件ANSYS,对波发生器装入后的柔轮进行仿真分析,查看柔轮的应力分布状况,验证柔轮变形量及预测其危险断面。     

谐波传动中凸轮径向变形量对齿廓修形的影响

由于谐波传动中凸轮变形量理论值与实际不符,引起刚轮与柔轮齿廓干涉,以无公切线双圆弧谐波齿轮为研究对象,基于改进运动学法设计齿形,在Abaqus中建立谐波齿轮有限元模型,提取柔轮长短轴最大径向位移,结合双圆弧齿廓修形原理,采用Matlab进行仿真分析,研究不同凸轮径向变形量对柔轮修形的影响。结果表明,随着凸轮径向变形量增大,柔轮前端轮齿修形量急剧增大,后端轮齿修形量缓慢减小;当凸轮径向变形量为0. 49 mm左右时,修形后可实现空载下无干涉啮合。有限元法进一步完善了谐波传动齿廓修形原理。