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。     

谐波齿轮传动保啮合性能的齿廓参数设计方法

提出了一种保啮合性能的齿廓参数设计方法,建立了齿顶干涉判式,确定了干涉区域,基于共轭点和干涉区域齿顶点生成样本点,引导齿廓参数设计。该方法在已知一个齿廓设计另一个齿廓参数的过程中,既能避免齿顶干涉又保证共轭区间的啮合性能,省略了反复仿真分析、检验及修正过程。以一种谐波传动的齿廓设计为例,给定柔轮齿廓参数设计出刚轮齿廓参数;误差与侧隙分析表明,所设计的齿廓参数与共轭齿廓接近度好、侧隙分布理想,重合度及最大啮合深度得到保证;说明了该齿形参数设计方法是有效且能保证啮合性能的方法。     

具有渐开线齿廓变形后的柔轮三维实体建模方法

行星式波发生器微型谐波齿轮传动的柔轮具有内外齿圈。推导出变形柔轮齿廓上点的坐标与未变形柔轮齿廓上点的坐标的转换关系,进而利用MATLAB编程求解变形柔轮四分之一内外齿圈各轮齿两侧齿廓上各点的坐标,在Pro/E中对四分之一内外齿圈齿廓上的点用样条曲线连接,并通过镜像和拉伸,完成变形柔轮的三维实体建模。     

谐波传动新齿形的设计及性能分析

基于刀具基本齿廓,根据齿廓法线法求得柔轮齿廓,再通过包络理论求解出与其共轭的刚轮齿廓。利用Matlab软件的数据处理和绘制图形功能,编程显示出刚柔轮齿廓的参数及形状,并进行新齿形啮合性能的判断,计算出理论啮合弧长及同时啮合的齿对数。对柔轮齿廓上每个点在啮入过程中与刚轮齿廓的侧隙值进行求解,找出最小侧隙值并进行规律分析,验证刚柔轮不发生啮合干涉。分析柔轮变形引起的轮齿偏斜现象,针对此现象引起的刚柔轮啮合问题,采用修改变位系数的方法,在不改变柔轮齿廓参数的条件下,设计刚轮的三维齿廓来避免啮合干涉。     

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。     

杯形柔轮谐波传动齿形优化设计

为提高谐波传动的啮合性能,以100型单级谐波传动为例,基于柔轮弹性变形运动及改进运动学谐波啮合理论,求解渐开线轮齿共轭齿廓,并建立优化设计模型,采用MATLAB编程迭代方法对轮齿齿廓进行优化设计,为验证模型合理性,对优化后齿廓啮合状态进行仿真分析。研究结果表明,渐开线谐波传动存在有效共轭区间及有效共轭齿廓;为避免齿廓啮合干涉,共轭齿廓需采取三维空间齿廓;优化设计齿廓具有无装配干涉、无相对运动干涉、啮合齿数多及传动比大等优点,验证了上述模型的合理性。     

径向变形量系数对谐波齿轮传动啮合特性的影响

径向变形量系数是衡量柔轮弹性变形的重要参数之一,选取公切线双圆弧齿廓为谐波传动柔轮齿廓,基于谐波传动包络啮合理论,采用MATLAB编程计算,研究了径向变形量系数对共轭区域、共轭齿廓、啮合轨迹等性能的影响。研究结果表明,径向变形量系数对长轴与短轴附近轮齿的径向变形、长短轴过渡段轮齿的切向变形与法向转角影响较大;随着径向变形量系数减小,共轭区域增大,而共轭区域之间的空白区域减小,且共轭曲线一齿廓向上偏移,共轭曲线二齿廓向下偏移,存在有效共轭区域及有效共轭齿廓;合理选择径向变形量系数是避免谐波传动啮合干涉并提高啮合性能的重要方式之一。     

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。