二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動嚙合特性及動力學(xué)研究.pdf

1、少齒差行星齒輪傳動特別是擺線針輪行星傳動由于具有傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、傳動效率高和承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在冶金機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械、化工機(jī)械和紡織機(jī)械等動力傳動領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。同時由于其多齒嚙合的特點(diǎn)使誤差均化效應(yīng)明顯有利于提高傳動精度，近年來也越來越廣泛地應(yīng)用于精密傳動領(lǐng)域。為了適應(yīng)各工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展對齒輪傳動高定位精度和低振動水平的要求，國內(nèi)外研究學(xué)者也越來越多地關(guān)注齒輪動力學(xué)的研究。二次包絡(luò)少齒差行星齒輪

2、傳動是根據(jù)齒輪傳動中的二次接觸現(xiàn)象，利用二次包絡(luò)方法形成的一種新型行星齒輪傳動。二次包絡(luò)共軛嚙合副的主要特點(diǎn)是雙線接觸且具有優(yōu)良的嚙合特性。系統(tǒng)深入地對二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動的嚙合特性和動力學(xué)性能進(jìn)行研究，對于開發(fā)設(shè)計具有高效率、高精度和低振動等高性能的新型行星齒輪傳動形式，具有重要的理論意義和工程實(shí)用價值。
　　本文主要針對二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動的共軛嚙合副、嚙合特性、動力學(xué)理論分析和動力學(xué)測試等方面進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容

3、如下：
　?。?）根據(jù)微分幾何和齒輪嚙合原理，對二次包絡(luò)擺線行星傳動共軛嚙合副的嚙合特性進(jìn)行了詳細(xì)研究；針對第二條接觸線具有優(yōu)良嚙合特性和雙線接觸對制造安裝誤差敏感的特點(diǎn)，提出了不完全擺線二次包絡(luò)共軛嚙合副，推導(dǎo)了其嚙合方程和齒廓方程，對其嚙合特性進(jìn)行了分析；將不完全擺線二次包絡(luò)嚙合副、二次包絡(luò)擺線嚙合副和普通擺線嚙合副的齒廓組成特點(diǎn)、接觸線和誘導(dǎo)法曲率進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明二次包絡(luò)嚙合副比普通嚙合副具有更加優(yōu)良的接觸特性，其中

4、不完全擺線二次包絡(luò)嚙合副略優(yōu)于二次包絡(luò)擺線嚙合副；提出了拋物型二次包絡(luò)共軛嚙合副，給出了嚙合方程和齒廓方程。
　?。?）對二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計，完成4臺套物理樣機(jī)的試制；選取一臺兩級封閉式二次包絡(luò)擺線行星傳動樣機(jī)作為研究對象，分析了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、嚙合副特點(diǎn)和各構(gòu)件的運(yùn)動關(guān)系，根據(jù)行星齒輪傳動調(diào)制模型，計算了兩級傳動的嚙合頻率和邊帶頻率。
　?。?）對二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動進(jìn)行動力學(xué)理論分析：根據(jù)赫茲接

5、觸理論建立了二次包絡(luò)擺線共軛嚙合副的剛度計算模型，推導(dǎo)了法向剛度、力臂和扭轉(zhuǎn)剛度的計算公式；計算了試驗樣機(jī)中二次包絡(luò)擺線嚙合副的輪齒扭轉(zhuǎn)嚙合剛度，并與普通擺線針輪行星傳動進(jìn)行了對比，結(jié)果表明二次包絡(luò)嚙合副的嚙合剛度具有較大的波動值，但平均值也較大；利用集中參數(shù)法建立了試驗樣機(jī)五自由度扭轉(zhuǎn)振動模型，推導(dǎo)了動力學(xué)方程，計算了自由振動下的固有頻率和模態(tài)，以時變嚙合剛度變化激勵，用龍格-庫塔法對動力學(xué)方程進(jìn)行了求解，分析了樣機(jī)中各構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)振動

6、，將求解出來的樣機(jī)固有頻率與各構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)振動與采用普通擺線針輪行星傳動的情況進(jìn)行了對比，結(jié)果表明兩種情況固有頻率和模態(tài)基本相同，采用二次包絡(luò)擺線嚙合副的樣機(jī)具有更小的振動。
　?。?）針對二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動研究樣機(jī)，搭建了動力學(xué)測試試驗臺對樣機(jī)進(jìn)行了試驗研究，主要包括模態(tài)測試、平移振動測試、輸出端盤扭轉(zhuǎn)振動測試；對試驗中觀察到的調(diào)制現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并與理論結(jié)果進(jìn)行了對比，試驗測試結(jié)果與理論分析結(jié)果取得了較好的一致性；對輸出