基于齒條近似法的諧波齒輪傳動(dòng)空間齒廓設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、諧波減速器是機(jī)器人關(guān)節(jié)所需的重要核心關(guān)鍵部件，約占機(jī)器人成本的36%，其性能優(yōu)劣也直接影響著機(jī)器人工作的整體性能。而我國(guó)與國(guó)外在高精密諧波減速器方面的差距尤為突出，嚴(yán)重制約了國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的成熟及國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的形成。本文針對(duì)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人諧波減速器迫切需要解決的高可靠、高精度、高剛度、長(zhǎng)壽命與高功率密度等共性和關(guān)鍵問(wèn)題，以諧波齒輪傳動(dòng)的齒廓嚙合設(shè)計(jì)理論為研究?jī)?nèi)容，做了以下工作：在基本假設(shè)基礎(chǔ)上，建立了基于精確算法的全新諧波齒輪傳動(dòng)柔輪

2、彈性變形模型，研究諧波齒輪傳動(dòng)齒條近似法以及齒廓修形方法，考慮柔輪齒偏斜的影響設(shè)計(jì)滿足空間嚙合的齒條近似齒廓并分析不同空間齒廓嚙合特性，對(duì)比分析不同嚙合原理設(shè)計(jì)的諧波齒輪傳動(dòng)齒廓嚙合性能差異，基于有限元法對(duì)空載以及負(fù)載狀態(tài)下的諧波齒輪傳動(dòng)齒廓進(jìn)行分析。
　　首先，詳細(xì)闡述諧波齒輪傳動(dòng)的基本原理和假設(shè)，并推導(dǎo)各構(gòu)件幾何關(guān)系模型，包括不同截面徑向變形量系數(shù)、基于積分幾何建立的全新余弦凸輪中性層曲線方程以及傳統(tǒng)幾何模型，得出諧波齒輪傳動(dòng)

3、的轉(zhuǎn)角關(guān)系，為諧波齒輪傳動(dòng)嚙合理論的建立奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，考慮柔輪的偏斜對(duì)諧波齒輪傳動(dòng)齒廓進(jìn)行空間齒廓設(shè)計(jì)。提出無(wú)干涉空間齒廓設(shè)計(jì)方法與無(wú)傾斜空間齒廓設(shè)計(jì)方法。第一種方法以主截面的共軛齒廓為基礎(chǔ)，調(diào)整其他截面的柔輪齒根處壁厚；第二種方法以不同截面的齒條近似運(yùn)動(dòng)軌跡為基礎(chǔ)，以各截面運(yùn)動(dòng)軌跡曲線的包絡(luò)線與柔輪齒后端截面的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線組成的復(fù)合曲線為基礎(chǔ)，進(jìn)行齒條近似齒廓設(shè)計(jì)與齒廓修形。
　　然后，以基于齒條近似法設(shè)計(jì)的諧波

4、齒輪傳動(dòng)空間齒廓為研究對(duì)象，分析其嚙合特性。采用MATLAB編程仿真分析得到不同空間齒廓的各輪齒在不同截面的裝配狀態(tài)。對(duì)不同空間齒廓的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行仿真分析，直觀的得出空間齒廓的嚙合狀態(tài)，并分析其嚙合側(cè)隙。最后，采用包絡(luò)嚙合理論設(shè)計(jì)雙圓弧齒廓，以平面嚙合為基礎(chǔ)，對(duì)比不同嚙合原理設(shè)計(jì)的不同齒廓的運(yùn)動(dòng)軌跡與嚙合側(cè)隙。
　　最后，運(yùn)用ABAQUS中的通用分析模塊 ABAQUS/Standard對(duì)諧波齒輪傳動(dòng)進(jìn)行實(shí)體裝配仿真，分析空載下的柔