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。     

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。     

谐波齿轮传动柔轮应力解析的计算模型

以柔性轴承波发生器杯型柔轮谐波齿轮传动为对象，研究了谐波齿轮传动强度分析中，最为关键的波发生器外圈内圈与滚球的接触、外圈与柔轮通过油膜层的接触以及刚轮与柔轮通过齿与齿的啮合直接接触等3个接触问题，分别推导和建立了这些接触问题的力学和有限元法数值计算模型。     

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。     

谐波齿轮减速器

谐波齿轮减速器主要由刚轮、柔轮和波发生器三部分组成。柔轮是一个具有外齿的弹性薄壁零件,刚轮是一个刚性内齿圈,而波发生器是由一个椭圆凸轮及压配在凸轮上的薄壁轴承组成(如图所示)。波发生器压入柔轮内,柔轮在波发生器径向力作用下产生变形。在椭圆凸轮长轴方向,刚轮(设固定件)和柔轮的轮齿完全啮合。而短轴方向,刚轮和柔轮的轮齿完全脱开。由于刚轮齿数比柔轮齿数多2个,在输入扭矩作用下凸轮顺时针方向旋转时,椭圆长轴也随发     

基于有限元模拟的谐波传动中齿干涉分析

利用有限元法对因杯形柔轮变形所引起的齿干涉进行分析研究。利用UG三维软件建立谐波传动中椭圆凸轮式波发生器、杯形柔轮和刚轮的三维模型,并以Parasolid格式导入ANSYS有限元软件中进行分析。采用点—面接触单元模拟柔轮与波发生器的相互接触状况,柔轮的变形更加接近于实际工作状态。在空载情况下,模拟谐波传动的啮合过程,以变形后的杯形柔轮为对象,分析了由其径向位移与切向位移引起的齿干涉现象,提出了一种观察齿干涉情况的新方法,对谐波传动装置的优化具有参考价值。     

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。     

接转化啮合再现法设计加工谐波传动柔轮

本文所探讨的“转化啮合再现法”，其要点为（１）使柔轮处在与刚轮空载啮合时相同的变形条件下进行范成加工；（２）加工装置中的波发生器固定不动，切齿刀具与刚轮存在着对应关系”；（３）按柔轮的当量齿轮法进行设计计算，将当量齿轮的分度圆取在柔轮中线上，并使该对齿轮假想的节圆与分度国重合。按上述原理设计加工出的谐波传动齿轮副能够符合齿廓啮合基本定理。柔轮轮齿加工装置结构简单，生产率高。     

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.     

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     

谐波齿轮传动的啮合干涉验算

论述了谐波传动的特点和柔轮与刚轮啮出(啮入)瞬时齿顶干涉的条件,推导了干涉条件中各参数的近似计算和确定方法,介绍了一种动力型谐波传动啮合干涉的验算方法。     

具有啮合齿面接触对的谐波传动有限元模型建立与分析

现有谐波传动有限元分析模型过于简化,与实际情况差别较大,为此,在ANSYS中建立带有整圈轮齿的刚轮和柔轮模型,利用其接触分析要素在啮合齿面间定义面-面接触对,使得各对轮齿在啮合时产生作用力,从而提出了一种与实际较接近的谐波传动有限元模型建模方法;以50机型为例,用该方法得到了负载作用下柔轮的等效应力、变形、各啮合齿面接...     

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.     

谐波传动

杭州富阳动力机厂最近制成各种型号的谐波传动减速器。谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形实现运动的传递和动力的传递。其包括波发生器、柔轮和刚轮三个基本构件可互为固定、主动和从动。如波发生器为主动,刚轮固定,柔轮从动。柔轮在波发生器的椭圆凸轮作用下产生变形,使得其长     

谐波齿轮传动瞬时传动比的分析与计算

对谐波齿轮传动比进行深入的研究,认为谐波齿轮的传动比分为啮合端传动比和输入与输出端传动比两种。通过建立的运动传动模型,讨论柔轮轮齿、刚轮轮齿及波发生器三个坐标系的几何运动关系,然后推导出在三种基本工作情况下的谐波齿轮传动瞬时传动比的计算公式。     

径向变形量对谐波减速器啮合特性及柔轮应力的影响分析

径向变形量是影响谐波减速器啮合和柔轮使用寿命的重要参数之一。基于谐波传动包络啮合理论,分析了谐波传动径向变形量对啮合特性的影响规律。采用有限元法分析得到了在凸轮波发生器作用下柔轮的应力分布。研究结果表明,径向变形量对齿顶的啮合轨迹、柔轮的径向变形、切向变形、法向转角、柔轮的弯曲应力和切向应力影响较大。柔轮应力的有限元计算与理论计算结果具有较好的一致性。为合理选择径向变形量以提高啮合性能和柔轮寿命提供了一定的参考。     

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。     

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。