谐波齿轮齿啮花键输出的啮合几何参数的选择

本文以谐波齿轮传动原理为依据,利用控制刚、柔轮两齿廓间的间隙量的方法,对渐开线齿啮花键输出的啮合几何参数进行拟合,实现较佳的选择。并以实例阐明其方法与计算。全文共分三个问题:齿啮端的几何特征曲线和齿啮端花键副应满足的条件以及齿啮端的刚轮啮合几何参数的确定。     

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.     

谐波齿轮传动柔轮和刚轮渐开线齿廓间隙的数学模型研究

分析了谐波齿轮传动柔轮和刚轮渐开线齿廓的性质和方程,通过建立柔轮和刚轮渐开线齿廓间隙的数学模型,得出了柔轮和刚轮齿廓的间隙方程,为进一步研究无侧隙谐波齿轮传动及其变位系数提供了依据.     

谐波传动啮合齿廓及强度计算

一、啮廓曲线谐波齿轮传动的理论齿廓是一种不能用初等数学描述的曲线,工艺上难以实现。为了便于制造和检测,必须采用一种工艺上易于实现的曲线作为工作齿廓以代替理论齿廓;两齿廓间的误差值控制在传动精度允许范围之内。目前,对于一般工艺水平,能满足此要求的齿廓有三角形齿廓和渐开线齿廓。     

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。     

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.     

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。     

变变位齿轮齿侧间隙的试验研究

采用理论分析与试验验证相结合的方式对偏心渐开线齿轮的齿侧间隙进行深入研究。通过比较一般偏心渐开线齿轮与变变位齿轮的齿廓差异,分别得出两组齿轮传动的齿侧间隙值;用线切割机床对齿轮进行加工,采用压铅丝法进行测试,将随着节曲线位置变化的变位系数用于偏心渐开线齿轮齿廓修正,并验证该方法在消除齿侧间隙方面的可用性。     

虑及计值范围的 1 级齿轮渐开线样板精密成型

齿轮渐开线样板是渐开线齿轮齿廓偏差溯源与量值传递的基准,是校准各种渐开线测量仪器的标准计量器具,但是目 前国内外没有满足我国齿轮渐开线样板国家标准 GB/ T 6467-2010 要求的 1 级齿轮渐开线样板。 1 级齿轮渐开线样板对计值 范围和齿廓形状偏差要求极为严格,齿根部非计值范围内的齿面弧长仅 0. 1 mm 左右,极易受加工误差影响,导致齿根部加工 根切或加工不完整,使齿轮渐开线样板的齿根部齿廓形状偏差超差。 本文建立了起始展开角误差与齿轮渐开线样板齿根部齿 廓偏差映射关系的数学模型,分析了齿根部齿廓形状偏差超差的原因,通过 Siemens NX 运动仿真和 CAD 仿真对模型进行了验 证,并提出一种渐次加工的齿轮渐开线样板齿根部工艺,利用该工艺对一件具有 3 种基圆参数的新型齿轮渐开线样板进行了磨 削实验,4 个齿面均满足在计值范围内齿廓形状偏差 f fα <1 μm,满足我国齿轮渐开线样板国家标准 GB/ T 6467-2010 对 1 级齿 轮渐开线样板计值范围和齿廓形状偏差的要求,研究成果为 1 级齿轮渐开线样板的精密制造提供了工艺方法的支持。     

齿轮传动浅说

齿轮标准是机械互换性基础标准。因为齿轮传动具有运动平稳、传动精确、传动比大、传动效率高等特点,所以是机械产品中应用最广泛的一种传动形式。现结合有关资料,谈几点粗浅体会。1 渐开线齿廓 渐开线齿廓是以渐开线作为齿廓曲线。渐开线则是由直线在圆上作纯滚动 所产生的。所以,该直线始终与基圆相切,其切点是每一瞬时的传动中心,其基圆上的弧长与直线在基圆上滚过线段相等。渐开线的齿廓是取决于基圆大小的,只要基圆大小不变,其传动比亦不变,这给齿轮传动副的安装、制造带来很大的方便。2 传动的基本条件渐开线齿廓保证了啮…     

关于齿廓修形的研究(二)

二、齿廓修形对于渐开线齿轮传动,周期性的啮入、啮出冲击及相应的顶刃刮行是产生齿轮振动和噪声的重要因素。为了改善其传动性能,行之有效的方法是对齿廓进行修正。经过修形后的齿形称为渐开线齿轮的设计     

修形直齿轮的啮合干涉与啮合间隙

修形直齿轮因误差因素在齿对的啮入和啮出位置会出现啮合干涉或啮合间隙。本文利用齿对的啮合变形与齿廓法向修形量、齿廓误差的关系,推导了啮合齿对在啮合线的啮入和啮出位置所存在的几何干涉或啮合间隙,得到了啮合重合度小于2和3的齿轮副啮合齿对的最大干涉量或间隙量的计算表达式,为分析修形直齿轮的啮合状态和修正齿轮修形参数奠定了基础。     

新型直廓内齿轮量柱距计算的研究

在一定条件下,直线齿廓代替渐开线齿廓的内齿轮可以满足传动要求,并且易于实现磨削,提高齿轮加工精度,降低加工成本.内齿轮公法线长度难于测量,加工时往往用量柱距测量齿厚偏差.直廓内齿轮量柱距的计算公式必然与渐开线齿廓不同,需要重新推导.本文从几何角度和经验公式推导直廓内齿轮量柱距公式,并且考虑了侧隙对量柱距的影响.     

考虑轴线平行度误差及热变形的齿轮修形设计

以渐开线直齿圆柱齿轮副为研究对象,基于改进的摩擦热量离心抛射扩散模型计算齿面对流换热系数,综合有限元仿真及摩擦生热分析求得齿面热流量,计算了考虑轴线平行度误差的齿轮副本体温度,进而建立热-结构耦合分析模型,研究轴线平行度误差、温度影响下齿轮副的修形量,给出了确定合理齿廓及齿向修形量的方法。结果表明,温度对修形量有一定影响,轴线平行度误差使得齿轮副齿向两端啮入/啮出干涉量不同,存在偏载的齿轮副应按齿廓齿向综合修形方式对齿轮副修形。     

渐开线谐波传动设计及啮合分析

谐波齿轮的齿廓对谐波传动装置性能具有显著影响,为提高谐波传动性能,以渐开线齿廓谐波传动为研究对象,基于谐波传动包络啮合理论设计谐波传动共轭齿廓,分析其共轭区域、共轭齿廓,并对其装配啮合状态、运动轨迹进行仿真分析。研究结果表明,渐开线齿廓谐波传动存在两个啮合区域,两条共轭齿廓,啮合区域一为有效啮合区域,啮合一区齿廓为有效刚轮齿廓,设计的渐开线齿廓谐波传动啮合良好,且具有尖点啮合、啮合齿数多、传动比大,为谐波传动设计和研究提供一定参考。     

基于载荷分担理论的双渐开线齿轮混合弹流润滑分析

根据双渐开线齿轮齿廓啮合特点,基于载荷分担、弹流润滑理论,建立双渐开线齿轮混合弹流润滑模型,研究双渐开线齿轮齿廓参数对混合弹流润滑特性的影响。采用对比法分析双渐开线齿轮与同参数普通渐开线齿轮啮合特性及润滑性能差异,并研究双渐开线齿轮齿廓参数对润滑特性的影响。研究表明:双渐开线齿轮由于轮齿分阶的影响,其啮合特性及润滑性能与普通渐开线齿轮相比有较大差异;稳态载荷作用下,双渐开线齿轮在除接触线全部位于齿顶啮合区之外的位置,润滑性能优于普通渐开线齿轮;双渐开线齿轮中心膜厚随齿腰高度系数增大而减小,摩擦因数随齿腰高度系数的增大而增大;中心膜厚在齿顶啮合区随齿腰切向变位系数的增大而减小,在齿根啮合区中心膜厚变化规律与齿顶啮合区相反,摩擦因数随齿腰切向变位系数的增大而减小。     

渐开线少齿数齿轮齿形系数和应力修正系数的实验研究

用30°切线法对于齿数z＝4～9的渐开线齿轮的齿形系数和应力修正系数进行了实验研究.在自制的齿廓范成仪上,对于齿数z＝4～9的渐开线少齿数齿轮的齿廓进行了范成实验,测量了齿廓危险断面的宽度SFn、悬臂梁高度hFa和齿根圆角半径ρF,给出了z＝4～9的渐开线齿轮的齿形系数和应力修正系数图表,为少齿数渐开线齿轮的强度计算补充了必要的设计资料.     

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。     

齿轮渐开线样板安装偏心对齿廓倾斜偏差的影响

为提高齿轮渐开线样板的制造精度,本文研究了齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差的影响。基于双滚轮-导轨式渐开线展成原理,建立了齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差影响的数学模型,并依据该模型分离出齿廓形状偏差和齿廓倾斜偏差;基于该数学模型,推导出补偿特定齿轮渐开线样板齿廓倾斜偏差所对应的安装偏心;最后,搭建了齿轮渐开线样板实验装置进行验证。实验结果表明:通过对安装偏心的补偿,可将齿轮渐开线样板齿廓倾斜偏差由-3.53μm减小到-0.06μm,达到了1级齿轮渐开线样板对齿廓倾斜偏差的要求。研究齿轮渐开线样板安装偏心对其齿廓倾斜偏差的影响规律可以用于补偿齿轮渐开线样板的齿廓倾斜偏差,并为开发高精度齿轮渐开线样板提供技术支持。     

锥形面齿轮副的几何展成及轮齿接触分析

为了解决面齿轮同轴分扭构型中不同支路面齿轮副的齿侧间隙调整问题,使输入轮或惰轮支路之间载荷分配更均衡,对锥形面齿轮副进行了研究。推导了齿廓修形的锥形渐开线齿轮和齿廓修形的面齿轮齿面几何,研究了面齿轮齿宽限制条件。为了评价锥形面齿轮副的传动性能,进行了轮齿接触分析(Tooth contact analysis, TCA)和应力分析。研究结果表明:为了保证锥形面齿轮副传动强度,锥形渐开线齿轮半锥角不宜过大;锥形面齿轮副对误差有较好的耐受性;对锥形渐开线齿轮或者面齿轮进行齿廓修形后,能有效避免边缘接触;在几乎不影响啮合传动的情况下,可通过改变小齿轮轴向安装位置,调整锥形面齿轮副的齿侧间隙。锥形面齿轮副适用于类似同轴面齿轮分扭传动构型等需要调整齿侧间隙的传动场合。