基于側(cè)隙評(píng)價(jià)的諧波齒輪圓弧齒廓設(shè)計(jì)及狀態(tài)仿真研究.pdf

1、諧波齒輪傳動(dòng)依靠柔輪的波動(dòng)變形實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，與其它傳動(dòng)技術(shù)相比具有許多不可替代的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)器人及其精密儀器等眾多領(lǐng)域。圓弧齒廓諧波齒輪參與嚙合的齒對(duì)數(shù)多，從而有效降低齒根應(yīng)力，提高傳動(dòng)性能和承載能力。然而圓弧齒廓諧波齒輪的嚙合分析、齒廓設(shè)計(jì)及合理性驗(yàn)證等的研究較少。本文圍繞基于柔輪變形特征的嚙合分析、共軛齒廓設(shè)計(jì)和側(cè)隙計(jì)算評(píng)價(jià)等關(guān)鍵問題，開展了以柔輪結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，以基于精確算法的圓弧齒廓諧波齒輪嚙合分析，包

2、絡(luò)存在區(qū)間和共軛齒廓求解及擬合為重點(diǎn)，以側(cè)隙分布為評(píng)價(jià)指標(biāo)，以數(shù)值模擬和可視化仿真為驗(yàn)證手段等一系列研究工作。
　　 提出考慮中面伸縮變形的柔輪計(jì)算模型，將波發(fā)生器作用下的圓環(huán)分為接觸區(qū)和非接觸區(qū)，提出基于強(qiáng)制幾何約束條件和平衡方程及連續(xù)條件的求解方法。獲得不同波發(fā)生器作用下的圓環(huán)變形，為后續(xù)的嚙合分析、共軛齒廓設(shè)計(jì)、側(cè)隙計(jì)算及嚙合狀態(tài)可視化奠定理論基礎(chǔ)。
　　 提出基于柔輪變形的包絡(luò)精確算法，計(jì)算波發(fā)生器作用下柔輪中面

3、變形引起的輪齒對(duì)稱線相對(duì)于徑矢的轉(zhuǎn)角和中面周向位移引起的轉(zhuǎn)角;建立基于裝配變形的柔輪輪齒的包絡(luò)存在區(qū)間和共軛齒廓求解方法，完善諧波齒輪嚙合理論。
　　 提出弧長參數(shù)的圓弧齒廓表示方法，建立基于包絡(luò)精確算法的公切線圓弧齒廓諧波齒輪的共軛齒廓設(shè)計(jì)及其擬合方法;利用精確算法和有限元模型計(jì)算結(jié)果確定變形后輪齒的位置和方位，提出公切線雙圓弧齒廓諧波齒輪的嚙合側(cè)隙計(jì)算方法，以評(píng)價(jià)齒廓設(shè)計(jì)的合理性及其嚙合性能。
　　 利用參數(shù)化有限元

4、建模語言APDL建立帶有輪齒的杯型柔輪參數(shù)化有限元模型，通過柔輪筒和波發(fā)生器之間的接觸分析驗(yàn)證空載傳動(dòng)狀態(tài)下中面伸長理論計(jì)算結(jié)果;施加基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果分布的嚙合力計(jì)算承載傳動(dòng)狀態(tài)的柔輪變形和應(yīng)力，為嚙合分析、嚙合側(cè)隙計(jì)算和傳動(dòng)狀態(tài)可視化提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。
　　 提出基于等分弧長算法、精確算法和有限元結(jié)果的輪齒定位方法，建立變形后柔輪的參數(shù)化模型及諧波齒輪裝配模型，模擬空載傳動(dòng)狀態(tài)的輪齒嚙合狀態(tài)和干涉情況;利用坐標(biāo)變換方法確定柔輪輪齒