公切线式双圆弧齿廓谐波齿轮传动设计

谐波传动轮齿齿廓对装置啮合性能具有显著影响.为提高谐波传动的啮合性能,采用公切线式双圆弧齿廓作为柔轮齿廓,基于改进运动学理论计算双圆弧齿廓谐波传动共轭区域、共轭齿廓,并采用最小二乘拟合方法对理论共轭齿廓进行圆弧拟合;利用MATLAB对谐波传动侧隙、重合度、装配变形、运动轨迹等进行仿真分析.研究结果表明:所设计的双圆弧谐波传动轮齿啮合连续、啮合点不断改变,且存在"双共轭"现象,理论啮合弧长为109.3mm,重合度达到69.03,啮合性能显著优于传统渐开线齿廓谐波传动,并且优选径向变形量系数是消除谐波传动啮合干涉的重要方式之一.     

结构参数驱动的谐波传动齿廓设计及参数优化

基于改进运动学法,提出结构参数驱动的谐波传动齿廓设计方法．该方法由结构参数决定柔轮凸齿廓,然后用柔轮凸齿廓来共轭求刚轮齿廓,最后用刚轮凸齿廓共轭求柔轮凹齿廓．该方法减少了输入参数,消除了刚轮凸齿廓的差异问题,增加了双共轭区域．为进一步提高谐波传动的传动性能,以增加共轭区域Ⅰ和减少空白区域为目标,进行了单变量和多变量分析．结果表明：共轭区域Ⅰ的最大值和空白区域的最小值都存在于存在共轭齿廓与不存在共轭齿廓的交界面上;采取合理的柔轮分度圆到中性层的距离、径向变形量系数及柔轮弧倾角,可以增加双共轭区域,提高谐波传动的传动性能．     

圆弧齿廓传动的优化研究

提出了直接从传动的角度出发,用圆弧齿廓传动近似代替渐开线齿廓传动的新思想,并把圆弧齿廓实现近似定传动比传动的优化问题化为四杆连杆机构实现近似定传动比的优化问题,采用交换算法计算出传动比误差的极小极大优化参数,最后综合评价了圆弧齿廓传动的质量指标。     

双圆弧谐波传动齿廓参数对柔轮应力影响

针对设计规范中未考虑齿廓参数对柔轮疲劳寿命影响的问题,采用包络法设计无公切线双圆弧共轭齿廓,进行多体接触有限元分析,并建立齿廓参数与柔轮应力的响应面模型,分析各齿廓参数对柔轮应力的影响规律.结果表明:由于刚轮与柔轮之间的啮合齿对会约束装入波发生器时产生的柔轮变形,所以柔轮应力对齿廓参数变化的敏感度较高;谐波传动为多齿啮合传动,单个接触齿对受载较小,载荷对柔轮应力影响较小;齿厚比和双圆弧倾角对柔轮应力的影响最大,齿顶高系数和齿根圆角半径的影响次之,齿根高系数的影响最小;柔轮应力随齿根半径和齿根高系数的增大先减小后增大,其余齿形参数与柔轮应力呈负相关.     

双圆弧谐波齿廓设计方法

针对双圆弧齿廓参数表征量多、圆弧尺度与设计参数关联度低的不足,提出一种根据柔轮齿与刚轮齿的相对运动特征设计双圆弧谐波齿廓的方法．首先,根据工况参数与柔轮中线变形曲线函数特征,分别在固定刚轮与固定柔轮两种形式下分析柔轮齿廓公切点的运动轨迹,提取其最大切向位移量作为齿顶圆弧的参数特征,并建立齿顶齿廓连续共轭条件及设计公切点倾角;在此基础上,根据给定的齿厚比与分度圆,分析切向位移量系数与公切线倾角对共轭啮合区间的影响,并结合连续共轭条件遴选合理的齿廓重要参数．其次,结合算例分析了传动比分别为80和100时柔轮齿与刚轮齿的啮合状态及性能,结果显示共轭齿廓能够实现连续啮合且不存在干涉．最后,结合有限元仿真校验齿廓啮合特性,结果表明：共轭存在角度为68.31°、单侧共轭齿对数为37对、啮合侧隙最大值小于10μm,有限元仿真与数值算例分析结果基本吻合,验证了本文设计方法的有效性．     

柔轮凸齿廓半径对双圆弧谐波齿轮传动摩擦学性能的影响

基于改进的运动学法,利用啮合不变矩阵建立公切线双圆弧柔轮齿廓弧长参数方程和理论啮合方程,可求得理论共轭啮合区以及刚轮齿廓参数。综合考虑真实表面粗糙度、载荷、轮齿几何接触、卷吸速度等,建立双圆弧齿廓谐波减速器柔轮与刚轮在共轭啮合区域的混合润滑数学模型。分析啮合区域不同齿廓参数对于谐波传动装置润滑性能的影响。研究结果表明:在设计柔轮齿廓的时候,合理增加凸圆弧齿廓的半径有利于改善接触区域润滑状态。在工况不变的情况下特别是在中高速的工况下,加大柔轮凸圆弧齿廓半径可以增加接触区油膜厚度,增大膜厚比,且改善的效果随着转速的增加而增大,但当凸齿廓半径增大到很接近凹齿廓半径时,继续增加几乎不改善润滑条件。     

谐波齿轮传动共轭齿廓的计算机数值模拟研究

该文根据包络理论 ,建立了谐波齿轮传动共轭齿廓分析的通用数学模型。在已知柔轮齿廓的条件下 ,求得刚轮共轭齿廓的离散点 ,应用最小二乘法拟合刚轮的工作齿廓 ,并设计了啮合区段干涉检验法用于校验齿廓的重叠干涉 ,最后对所求的刚轮、柔轮工作齿廓进行计算机数值模拟与运动学仿真 ,以验证所求工作齿廓的合理性 ,为探索小速比谐波齿轮传动的新型工作齿廓提供了理论依据     

双圆弧齿轮传动的啮合分析 Ⅰ.齿面方程及端面齿廓

作为啮合分析的基础,本文从双圆弧齿轮基准齿形的定义出发,导出了适用于各类双圆弧齿轮各个部分齿面的通用齿面方程式,给出了确定原始参数的计算公式。并且证明,法面双圆弧齿轮的每一段端面齿廓都是对应椭圆曲线段在相对运动中的包络曲线。     

考虑齿轮形变的谐波减速器齿廓优化方法

为解决谐波减速器传动过程中刚轮以及柔轮出现的过啮合和欠啮合的问题,对谐波减速器装配过程中柔轮形变进行分析,发现柔轮在装配后的实际齿廓线空间位置与理论位置存在差异。为避免由于该形变不足所导致的啮合干涉和啮合不充分问题,提出了一种轮齿齿廓线的修正方法来对柔轮齿廓进行设计优化。在此基础上,以某型号谐波减速器为例,建立谐波减速器装配有限元模型,对谐波减速器装配过程进行有限元量化分析;采用所提方法对齿廓线进行优化修正并进行有限元分析;通过对优化前后的啮合初始侧隙、啮合区间以及预计寿命进行仿真分析以及数值对比,证明优化后的谐波减速器预计寿命提升超过20%,验证了该方法的正确性,从而可为谐波减速器柔轮以及齿形设计优化制造提供一种有效的设计思路与方法。     

圆弧齿轮齿廓曲率中心的配置

本文从齿廓磨损、齿轮振动、噪音和效率,以及齿轮强度等方面,就各种曲率中心的分配方案,进行分析比较,提出了平行轴圆弧齿轮传动齿廓曲率中心的合理分配方案。     

谐波齿轮传动双圆弧齿形双向共轭设计方法

针对目前广泛采用的双圆弧齿形单向共轭设计方法存在的刚轮凸圆弧段共轭齿廓不确定问题,提出了一种基于柔轮和刚轮齿形联合共轭计算的双圆弧齿形双向共轭设计方法。该方法通过预设柔轮凸圆弧参数来进行共轭计算和拟合得到刚轮的双圆弧齿廓;增加了刚轮凸圆弧齿廓反向共轭计算得到柔轮凹圆弧齿廓的计算过程;将柔轮的拟合凹圆弧和预设凸圆弧相结合得到柔轮整体齿形;保证了刚轮凸圆弧段与柔轮两段圆弧均能共轭啮合。双圆弧齿形的啮合侧隙分析与有限元接触分析结果表明:与单向共轭法的设计结果相比,双向共轭法所设计的双圆弧齿形在整个齿廓段都能参与啮合,存在多点啮合现象,具有更大的齿廓接触面积和更小的齿面接触应力,提升了谐波齿轮传动的啮合性能。     

长幅外摆线行星传动运动学研究及齿廓圆弧优化替代

以链条少齿差行星减速器为研究背景，分析了长幅外摆线行星传动主要参数变幅系数k对当量曲率半径、压力角以及圆弧替代区段、齿廓干涉、齿高、重合度等的影响．给出了齿廓干涉Ⅳ点的解法，明确了理论与实际廓线压力角α的区别，讨论了准圆弧替代误差分布的类型．据此提出主要机构参数的优化选择方法，确定齿形圆弧替代的步骤．试验验证表明，该理论模型是可行的．     

谐波传动柔轮空间齿廓设计与制造工艺

为了消除柔轮装配后"杯口张角"对谐波传动的不利影响,在分析了传统的共轭齿廓设计方式的缺陷之后,对传统空间齿廓设计方式进行了优化改进,提出了柔轮齿圈壁厚内倾式调整的设计方式;针对柔轮齿圈壁厚内倾式调整的设计方式,提出了柔轮齿廓连续切割制造工艺方案并设计了专用工装夹具,并进行了实验试制.结果表明:相较常规柔轮齿廓设计模型,新型空间齿廓柔轮装配后不与刚轮发生干涉,装配应力降低50.2%,啮合面积占比增加7.6个百分点;最大齿形工艺偏差远小于设备加工精度.试制实验结果与理论分析相符,验证了该方法的可行性.     

“圆弧齿轮”的真实齿廓及齿厚的计算

文中以啮合传动数学解析方法,推导出法向齿廓为圆弧的齿条刀具所加工的圆弧齿轮齿廓普遍方程式,并使用该方程式导出单齿齿厚计算公式。文中还利用该方程式讨论与证明了一些关于齿形的问题。该方程式也被用于建立圆弧齿轮的真实齿面方程式,且所建立的齿面方程式,对研究与真实齿面有关的问题是比较方便的。     

齿廓啮合起始点计算及测量齿轮参数设计

文章介绍了圆柱渐开线齿轮齿廓啃合有效长度、有效齿廓起始点展开长度的计算方法,并给出了满足有效长度啮合测量的标准齿轮的参数设计方法,编制了计算软件以方便计算,并在实例中应用.     

实现双波四齿差谐波齿轮传动的参数分析

一般谐波齿轮传动的速比最小不宜小于60～80。本文提出采用双波四齿差传动方式,并采用图解法分析和确定了实现其啮合的主要术技参数,在一定条件下可使谐波齿轮传动的最小速比扩宽到30～40。     

圆弧齿轮(诺维柯夫齿轮)61型齿廓蜗杆蜗轮传动的实验研究

一、前言本文是继續前文“圓弧齿形蝸杆蝸輪传动的研究”(参看太原工学院学报1963年第四期)之后的实驗研究报告。在本实驗报告中进行了61型齿廓蝸輪减速器、阿基米德蝸輪减速器的效率試驗並进行了比較;证明前者此后者优越的多,而在制造方面並不复杂,我們建議推广使用。前文已經談到,我院与太原鋼铁公司协作試制了諾維柯夫圓弧     

单波谐波传动齿廓干涉的理论分析

齿廓干涉引起单波谐波传动失效的问题迄今没有精确的理论分析方法。该文运用旋量作为数学工具，根据３个基本旋量矩阵导出柔轮上啮合点的坐标方程。运用坐标方程和齿廓不干涉的条件，验算单波谐波传动齿廓的干涉。验算结果可判断设计参数的合理性，为改进设计提供理论依据。     

椭圆凸轮波发生器零侧隙谐波齿轮传动共轭齿廓精确求解

提出一种凸轮波发生器谐波传动共轭齿廓精确求解法,该方法在求解过程中不作近似处理,并以原始曲线呈椭圆为例演示该算法求解共轭齿廓的过程。对双圆弧齿廓谐波传动共轭区间和共轭齿廓进行计算比较,结合有限元分析,验证算法的正确性和合理性。通过对不同算法求得的2组谐波传动分别求出侧隙分布和运用限元分析求得应力分布。研究结果表明:本文算法所得侧隙分布较近似算法更加微小均匀,并且由本文解法所得传动应力分布状况更优。     

圆弧少齿差传动齿轮啮合作用力分析

讨论了圆弧针齿差行星传动中轮齿间啮合作用力问题,给出了其计算表达式,并对特定参数的齿轮啮合作用力的数值解进行了讨论。