非圆摆线针轮传动的原理与设计

提出一种用于平行轴间变传动比传动的新型齿轮副——非圆摆线针轮传动.建立非圆摆线针轮传动的啮合坐标系,阐述了非圆摆线针轮共轭齿廓的形成原理.建立非圆针轮齿廓方程,利用坐标变换和齿廓共轭原理,根据圆柱针轮刀具的齿廓方程,结合非圆齿轮加工走刀轨迹及啮合方程,推导出非圆摆线轮的齿廓方程.基于上述理论,运用Matlab软件的数值计算实现了非圆摆线针轮副的参数化设计,得到非圆摆线针轮副的设计实例,并实现SolidWorks环境下的实体建模.运用Adams软件分析该齿轮副实例的运动特性,通过仿真实验结果与理论计算结果的对比,验证了该齿轮传动原理与设计的正确性.     

摆线轮工作齿廓的二次分段修形方法

针对常规修形方法存在计算复杂、齿廓曲线形状控制不够灵活等问题,提出了一种摆线轮工作齿廓的二次分段修形方法。通过摆线轮齿廓压力角变化规律的分析,将工作齿廓最小压力角的位置作为二次分段修形的基准点,建立二次分段修形模型。利用直线法简单函数,推导出二次分段修形方法下各齿段修形量的计算公式及齿廓方程。采用轮齿接触分析的方法,研究了二次分段修形齿廓的传动误差和回差,并进行对比实验验证摆线轮工作齿廓二次分段修形方法的正确性和可行性。结果表明：二次分段修形的摆线轮工作齿廓与理论齿廓曲线更加吻合,传动误差和回程误差分别减少约14%和19%。     

基于误差补偿的RV减速器摆线齿廓二次共轭修形方法

提出一种可以对加工误差进行补偿的RV减速器摆线齿廓二次共轭修形方法,通过建立的误差补偿模型,确定一次修形量,得到理论零侧隙摆线齿廓;再以给定的径向间隙、回差作为约束条件,通过建立的共轭齿廓优化模型确定二次修形量,得到共轭摆线齿廓。研究结果表明：该方法在单误差及组合误差条件下,均可对零件误差进行合理补偿,所确定的共轭齿廓在不发生装配干涉和保证传动精度的条件下,能改善齿面受力情况,降低摆线轮最大接触应力。该方法可应用于RV减速器的设计和装配阶段,降低零件加工难度和成本,具有重要的工程应用价值。     

考虑齿形误差影响的摆线针轮承载特性分析

针对缺乏考虑齿形误差的承载分析软件,导致分析结果不符合实际工程状况的问题,提出了1种包含摆线轮齿形误差的摆线针轮副承载特性分析方法。利用三次非均匀B样条准确描述出包含齿形误差的摆线轮实际齿廓,构建并分析了摆线针轮误差齿廓接触分析模型(error tooth contact analysis, E-TCA),得到了初始啮合位置参数及啮合间隙。在此基础上,建立了齿形误差影响下的摆线针轮副负载接触分析模型,确定了零部件多体接触之间的力矩平衡和变形协调关系,利用能量最低原理获取了真实承载特性。通过有限元模型验证了RV-40E型号减速器的摆线针轮承载特性。结果表明：由于齿形误差的影响,啮合齿数减少了1对,啮合应力和传动误差增大了5.3%和5.7%。     

工业机器人RV减速器传动误差分析

以RV减速器为研究对象,结合其第2级摆线针轮传动机构的多齿啮合特性,采用作用线增量法,分析了各个针齿与摆线轮啮合处的原始误差造成的摆线轮自转误差,得到多齿啮合下的摆线轮输出转角误差,并以此为基础,建立了传动误差分析模型,研究了各个构件的原始误差对输出转角误差的影响规律,揭示了各个构件的原始误差的传递过程。对320E样机进行了实例计算和实验研究,结果表明:输出盘轴孔偏心误差对样机的传动误差影响最大,其次是摆线轮齿形误差和曲柄轴偏心误差,行星轮偏心误差的影响最小;位于低速级的原始误差影响较大,而位于高速级的原始误差影响较小;输出盘与行星架相联造成的反馈引起的传动误差很小,但在精密传动中仍不可忽略。     

推杆针轮活齿传动的扭转刚度分析

为研究推杆针轮活齿传动的扭转刚度及其影响因素,应用变形协调方法推导了推杆针轮活齿传动的啮合力及扭转刚度的计算公式.应用实例分析了推杆针轮活齿传动的啮合力变化规律及扭转刚度变化规律,讨论了推杆针轮活齿传动的结构参数对其扭转刚度的影响.实例分析表明:推杆活齿在齿顶和齿根处所受啮合力最小,在齿廓中部受啮合力最大;推杆针轮活齿传动的扭转刚度波动较很小;激波器偏心距和针齿数对扭转刚度的影响大;针齿半径和针轮半径对扭转刚度的影响较小;激波器半径对扭转刚度的影响几乎可以忽略.研究成果可为推杆针轮活齿传动的齿廓修形和参数选择提供理论依据.      

减小齿轮传动误差波动的渐开线直齿轮廓修形研究

以理论渐开线直齿轮修形减振为目的,分析减小齿轮传动误差波动,啮合齿对齿廓综合修形参数应满足的几何条件;给出恒定设计载荷条件下,保持齿轮传动误差为定值齿廓修形参数的计算方法;动态计算结果表明,用该方法所获得的修形齿轮具有较好的减振效果。     

基于RV减速器有限元装配模型的摆线轮受力分析

以工业机器人普遍采用的RV减速器为研究对象,通过考虑RV减速器第一级传动中太阳轮和行星轮变形,第二级传动中针齿壳、针齿、摆线轮、曲柄轴承滚子和曲柄轴变形,针齿和针齿孔加工误差,曲柄轴承间隙及摆线轮与针齿间啮合侧隙,基于有限元法,利用ANSYS APDL建立RV减速器参数化有限元装配模型。通过有限元仿真分析得出各因素综合作用下摆线轮齿受力分布及各齿受力大小,总结出摆线轮轮辐结构变形对摆线轮受力的影响规律,为RV减速器摆线轮结构参数优化提供依据。     

考虑加工误差及柔性因素的RV减速器动态传动误差分析方法

针对摆线轮、针轮、曲柄轴等关键承载部件的装配误差、制造误差，以及各级齿轮接触弹性变形和支承弹性变形对RV减速器传动精度的影响，提出了基于Newmark-β法考虑加工和装配误差以及柔性因素的RV减速器动态传动误差分析方法。首先，对原始系统动力学模型的动态响应进行时频联合域分析，找出减速器各级振动信号成因，为后续引入装配及制造误差的横向分析提供基础；其次，结合光弹实验，采用有限差分法分析比较了减速器传动误差对各处装配及制造误差的影响灵敏度；然后，量化分析变载、变速和误差条件下各级传动接触及支承弹性变形对动态传动误差的贡献率；最后，结合灵敏度和误差贡献率进行横向比较，确定影响传动精度的主要因素。仿真结果表明：针齿半径误差对传动精度影响最大，其次是曲柄轴凸轮偏心误差，再次是摆线轮的曲柄轴孔偏心误差，最后是针齿壳中心圆半径误差；在变工况传动精度分析中，动态传动误差随负载的增加而增加，输出转速平稳性随负载和转速增加而降低；在柔性变形误差贡献率分析中，低速级齿轮的接触变形贡献率最大，为51%以上，支承变形贡献率次之，介于15%～30%之间。该研究结果可为RV减速器传动误差优化提供一定的参考。     

双重螺旋法圆弧刀廓加工齿轮副的齿面啮合特性分析

为了预控双重螺旋法加工齿轮副的啮合特性,研究基于圆弧刀廓的双重螺旋法加工齿轮副齿廓修形对齿面接触性能的影响。首先推导采用圆弧刀廓、双重螺旋法加工的齿面方程,基于Ease-off分析圆弧刀廓加工对齿面失配量的影响;采用有限元法进行加载接触分析,得到不同刀廓加工齿轮副的接触位置及形状、传动误差、接触压力,对比分析不同刀廓加工齿轮副啮合性能对安装误差的敏感性。研究结果表明:圆弧刀廓修形可改善接触区位置和形状,避免边沿接触,减小传动误差,提高传动平稳性;显著降低工作与非工作齿面最大接触应力,以及边沿接触对安装误差的敏感性,有利于提高齿轮副承载性能和磨损寿命。     

摆线齿轮误差的测量及修形量计算

摆线齿轮的齿形误差和修形量是影响摆线减速机及油泵性能的重要参数.针对摆线齿轮齿廓曲线的特点,提出以极坐标径向跟踪方式测量全齿廓误差.为了满足被测齿轮的旋转与测头同步运动的实时跟踪测量要求,采用带有圆光栅的精密转台和直线电机构建测量装置并设计了基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)器件的数据采集、控制系统.使用该测量装置对摆线齿轮进行了测量,并采用傅里叶变换的方法对摆线齿轮的修形量进行求解,利用与等距修形和移距修形有关的谐波幅值进行计算,减小其他误差对求解摆线齿轮修形量的影响,具有一定的精确度.     

RV传动机构精度分析

以一类含渐开线和摆线的二级封闭式行星传动机构即RV（rotate vector）机构为对象,基于作用线增量原理,应用误差分析的传递矩阵法,研究了机构中各构件的原始误差在整个传动过程中对机构输出转角误差的影响规律,建立了适用于该机构精度分析的误差模型．该模型建立了各构件原始误差与机构输出误差的解析对应关系,揭示了机构中共用构件（曲柄轴等）的误差传递过程,以及由于固连输出盘与系杆导致的机构反馈误差与各构件原始误差的耦合关系,为该类机构的精度分析与设计提供了可靠的理论依据．最后,以RV320S型减速器为例,进行实例验算．结果表明,对机构输出转角误差影响最大的是输出盘上曲柄轴孔偏心误差,其次是摆线轮齿廓误差;机构的反馈误差对于高精密RV传动系统也不应忽视．     

基于有限元法的复合摆线行星齿轮副应力分析

针对设计规范中未考虑齿廓参数对复合摆线行星齿轮副应力影响的问题,采用四阶复合摆线作为内齿廓,基于Lewis定理求解出共轭齿廓,对摆线齿廓进行了修形,最后建立实体模型进行有限元分析,分析各齿廓参数对摆线齿轮副应力的影响规律。结果表明:复合摆线行星齿轮传动为多齿啮合传动,在啮合接触的位置呈典型的赫兹接触的应力分布特征,在齿根处有轻微的应力集中区域,齿轮副的承载能力主要受限于齿面接触疲劳强度;在可能的情况下,应选取较大的模数、较大的齿高调节系数和较小的齿形调节系数,以提高齿轮副的承载能力。     

考虑齿向修形与安装误差的圆柱齿轮接触分析

提出一种齿向修形的等半径圆弧鼓形齿面新结构,根据齿向修形原理推导出等半径圆弧鼓形齿面方程,构建含安装误差的主动轮鼓形齿与未修形从动轮渐开线齿的接触分析(TCA)模型,给出TCA算法和算例.TCA计算结果表明:齿轮轴线的中心距误差对这种鼓形齿传动的接触轨迹影响很小,鼓形修形量、鼓形中心与齿宽中点的偏差及齿轮轴线的平行度误差都将对齿轮接触轨迹产生较大影响:通过调整修形参数和安装误差可以精确的预控接触轨迹的位置,这对高性能齿轮传动设计制造有较大参考价值.     

考虑安装与制造误差的齿轮动态接触仿真

根据齿轮精度标准中误差的定义和说明,提出一种用于齿轮动力学分析的安装与制造误差等效定义,采用Pro/E二次开发,建立带有安装与制造误差的齿轮参数化模型;基于动态接触力学和显式动力学有限元算法,建立齿轮有限元模型;采用大变形显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA对其进行动态仿真,从而实现求解齿轮在接触过程中安装与制造误差影响下的动态接触应力.研究表明,各类随机误差愈大,则对齿轮啮合冲击应力的影响愈大,其中齿距方向的偏差和啮合面上转角误差对齿轮接触应力的影响最大,啮合垂直面上转角误差的影响最小,当齿轮的安装误差与制造误差同时存在时,齿面接触应力变化最为剧烈.     

基于Romax的高速动车牵引齿轮综合修形设计

牵引齿轮修形是减小振动噪声、改善传动性能、提高乘客舒适度的常见方法。论文以CRH380A高速动车组G301牵引齿轮为研究对象,利用Romax软件构建齿轮副动力学仿真模型,在高速运行工况下对齿轮传动系统进行动态接触分析,基于接触斑点、啮合错位量等分析结果,提出全齿廓结合齿向的综合修形方法,并以传动误差和单位长度法向载荷变化量作为修形效果的评价指标。仿真表明,采用论文提出的综合修形方法,齿轮副的传动误差幅值和最大单位长度载荷分别降低了16.75%、9.80%,有效改善了齿轮的传动性能,减小了传动的啮合冲击,从而降低振动噪声,提升了乘客的舒适度。     

基于动态性能分析的风电增速箱NW型行星齿轮综合修形方法

风电增速箱是风力发电系统的关键部件,其传动性能的优劣直接关系到风电系统能否可靠运行。NW型行星齿轮因其具有结构紧凑、承载能力及传递功率范围大等优点被应用于风电增速箱中,但NW型行星齿轮的齿面易发生载荷集中现象、传动误差较大,从而通常会使齿轮的使用寿命缩短并且使它们在风力发电机组中的广泛应用受到限制。齿轮修形常被用来改善齿轮传动性能,然而,传统修形技术尚无法有效地解决上述问题。为此,同时综合考虑了齿轮单位长度载荷以及传递误差对传动性能的影响,结合齿向修形和齿廓修形的优势,并基于接触斑点、啮合错位量等仿真分析结果,提出了一种兼顾降低传动误差与改善齿面集中载荷的齿轮综合修形方法。应用该方法对NW型行星齿轮内外啮合齿轮副分别进行修形,并对修形效果进行了仿真验证。分析结果表明,相比于未修形的状态,内外啮合齿轮副最大单位长度载荷分别降低了17.21%、24.16%;传动误差分别降低了22.64%、35.23%,可见综合修形同时改善了齿轮传动误差和齿面载荷分布,从而提高了风电增速箱中齿轮的传动性能和使用寿命,对风力发电的发展具有重要研究意义。