擺線齒廓諧波齒輪嚙合性能研究與有限元仿真.pdf

1、諧波齒輪具有體積小，重量輕，傳動比大，傳動精度高，承載能力大等諸多優(yōu)點。但漸開線齒廓諧波齒輪只在波發(fā)生器長軸附近很小的區(qū)域存在共軛嚙合，而其他參與嚙合的齒大多處于尖點嚙合狀態(tài)。因此，齒形研究特別是新齒廓設(shè)計研究有望改善這種現(xiàn)狀。
　　擺線齒輪誕生于鐘表工業(yè)，在工業(yè)上廣泛應(yīng)用。它具有嚙合線長、傳動平穩(wěn)、齒廓磨損均勻和接觸應(yīng)力小等優(yōu)點。如能將這些優(yōu)點與諧波齒輪結(jié)合，將會為諧波齒輪提供一種新的可用齒形，以提升諧波齒輪的共軛嚙合性能，為擺

2、線齒廓的應(yīng)用開辟新的方向。
　　運用包絡(luò)法對使用傳統(tǒng)擺線齒廓的柔輪進行共軛求解分析以及共軛運動仿真，發(fā)現(xiàn)擺線齒廓擁有較好的包絡(luò)特征。受其零度齒形角的影響，該齒廓仍存在不足，故提出非零齒形角擺線齒廓對其進行改良。通過分析齒形角大小對擺線齒廓共軛嚙合特性的影響，確定出最佳齒形角。
　　復(fù)合擺線齒廓由包含三個參數(shù)的兩段參數(shù)方程描述，其中齒形角為共有參數(shù)。選定復(fù)合擺線為柔輪的原始齒廓，利用共軛方程數(shù)值求解，獲得離散點形式的剛輪理論齒

3、廓。選用復(fù)合形法，以離散點到擬合曲線距離的標準差最小為目標函數(shù)，建立了對剛輪理論齒廓進行復(fù)合擺線擬合的最優(yōu)化擬合方法。
　　提出基于均分齒廓和二分法尋優(yōu)的擺線齒廓間嚙合側(cè)隙的計算方法，確定最小側(cè)隙值及其發(fā)生位置。側(cè)隙不但能驗證齒廓是否干涉，其分布規(guī)律能夠反映諧波齒輪在靜載傳動過程中的運動精度和負載轉(zhuǎn)動中的嚙合狀態(tài)，為齒廓設(shè)計方案的優(yōu)劣提供定量評價依據(jù)。
　　為了驗證理論設(shè)計方法的可行性，基于APDL語言建立包含波發(fā)生器的諧波