用B矩阵法建立谐波齿轮啮合基本方程

利用文献［１］提出的建立啮合方程的Ｂ矩阵法，建立了谐波齿轮传动的理论啮合方程，求出了任意变形形状时谐波齿轮传动Ｂ矩阵的一般形式。设计者只须给出齿形方程及其法线方程，而无须在改变齿形时重新计算啮合点的相对速度（对应包络法中的各个偏导数）。计算了具有余弦凸轮波发生器的谐波齿轮传动中，与渐开线柔轮齿廓共轭的刚轮齿廓及形成共轭的发生器转角区间。得出在这种变形形状下，在柔轮齿的啮入侧或啮出侧分别有两个共轭区间，在发生器转角为±３９°附近的第二条共轭曲线是由柔轮的内齿廓包络形成     

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。     

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.     

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。     

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。     

波发生器对谐波齿轮传动的影响分析研究

在谐波齿轮传动理论的基础之上,考虑到椭圆波发生器装入柔轮后,柔轮会在轴向产生一定的锥角,使得柔轮内壁与波发生器之间无法完全贴合。为研究这一锥角对刚、柔轮齿之间啮合的影响,通过有限元软件Abaqus,对柔轮在初始变形、空载和负载的情况下进行了仿真分析。分析结果表明柔轮在轴向上形成的锥角使得柔轮在长轴方向上的变形量大于理论值,并且在空载和负载的情况下,柔轮齿圈前截面的齿和后截面与筒体连接的部位为应力较大位置,另外渐开线齿形在齿圈前截面易产生尖点啮合,而双圆弧齿形能够有效地改善这一现象。     

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。     

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。     

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。     

谐波齿轮传动侧隙计算探讨

以柔轮变形理论为基础,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有限元分析,所得附加扭转角参数为侧隙计算提供了可靠依据。     

端面谐波齿轮传动的计算机辅助设计

本文对端面谐波齿轮传动的啮合分析理论和应力分析方法等进行了较深入研究,并在此基础上应用计算机技术编制了端面谐波齿轮传动计算机辅助设计(DMCAD)的软件系统。通过应用该软件系统对端面谐波齿轮传动啮合性能和应力状态等进行电算分析,获得了一些对研制开发端面谐波齿轮传动有参考价值的数据和结论。     

计算机辅助端面谐波齿轮传动的啮合分析

建立的端面谐波齿轮传动的啮合分析软件,可以较快地选取最佳传动方案,确定相应的啮合参数和结构参数。在介绍了该软件的总体结构后,进一步阐明了该软件中人机对话设计方法和啮合性能分析方法的设计思想。     

Meshing stiffness property and meshing status simulation of harmonic drive under transmission loading

The multitooth meshing state of harmonic drive (HD) is an important basic characteristic of its high transformation precision and high bearing capacity. Meshing force distribution affects the load sharing of the tooth during meshing, and theoretical research remains insufficient at present. To calculate the spatial distributed meshing forces and loading backlashes along the axial direction, an iterative algorithm and finite element model (FEM) is proposed to investigate the meshing state under varied transmission loading. The displacement formulae of meshing point under tangential force are derived according to the torsion of the flexspline cylinder and the bending of the tooth. Based on the relationship of meshing forces and circumferential displacements, meshing forces and loading backlashes in three cross-sections are calculated with the algorithm under gradually increased rotation angles of circular spline, and the results are compared with FEM. Owing to the taper deformation of the cup-shaped flexspline, the smallest initial backlash and the earliest meshing point appear in the front cross-section far from the cup bottom, and then the teeth in the middle cross-section of the tooth rim enter the meshing and carry most of the loading. Theoretical and numerical research show that the flexibility is quite different for varied meshing points and tangential force amplitude because of the change of contact status between the flexspline and the wave generator. The meshing forces and torsional stiffness of the HD are nonlinear with the torsional angle.     

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...     

An investigation into the vibration of harmonic drive systems

Harmonic drive systems are precise and specific transmission gear systems which are beneficial in terms of the high transmission ratio and almost zero backlash. These inherent and spectacular properties result in using this mechanism in robotic and space sciences where the precision and lightwieght play an important role. This paper presents a vibration analysis of harmonic drive systems using the shell theory. Equations of vibration for the flexspline and the circular spline of the system are derived and used to find the natural frequencies for both parts and, moreover, vibration response of the system under the operating condition is calculated. Also, obtained vibration equations are utilized to study the effects of different involved parameters such as the geometry of the flexspline and its gear tooth, eccentricity, and unbalancing on the vibrational behavior of the system.     

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。     

谐波齿轮传动啮合刚度的研究

首先推导出柔轮单齿刚度系数的计算公式并估算了谐波齿轮传动的啮合刚度;其次对啮合刚度在传动系统总刚度中所占比重进行了计算分析;最后提出提高谐波齿轮传动系统总刚度的技术途径。