二次包絡少齒差行星齒輪傳動嚙合特性及動力學研究.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，已經(jīng)在冶金機械、起重運輸機械、工程機械、化工機械和紡織機械等動力傳動領(lǐng)域得到了廣泛的應用。同時由于其多齒嚙合的特點使誤差均化效應明顯有利于提高傳動精度，近年來也越來越廣泛地應用于精密傳動領(lǐng)域。為了適應各工業(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)外研究學者也越來越多地關(guān)注齒輪動力學的研究。二次包絡少齒差行星齒輪

2、傳動是根據(jù)齒輪傳動中的二次接觸現(xiàn)象，利用二次包絡方法形成的一種新型行星齒輪傳動。二次包絡共軛嚙合副的主要特點是雙線接觸且具有優(yōu)良的嚙合特性。系統(tǒng)深入地對二次包絡少齒差行星齒輪傳動的嚙合特性和動力學性能進行研究，對于開發(fā)設計具有高效率、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用價值。
　　本文主要針對二次包絡少齒差行星齒輪傳動的共軛嚙合副、嚙合特性、動力學理論分析和動力學測試等方面進行了研究。主要內(nèi)容

3、如下：
　?。?）根據(jù)微分幾何和齒輪嚙合原理，對二次包絡擺線行星傳動共軛嚙合副的嚙合特性進行了詳細研究；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，提出了不完全擺線二次包絡共軛嚙合副，推導了其嚙合方程和齒廓方程，對其嚙合特性進行了分析；將不完全擺線二次包絡嚙合副、二次包絡擺線嚙合副和普通擺線嚙合副的齒廓組成特點、接觸線和誘導法曲率進行了對比分析，結(jié)果表明二次包絡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嚙合副略優(yōu)于二次包絡擺線嚙合副；提出了拋物型二次包絡共軛嚙合副，給出了嚙合方程和齒廓方程。
　?。?）對二次包絡少齒差行星齒輪傳動進行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計，完成4臺套物理樣機的試制；選取一臺兩級封閉式二次包絡擺線行星傳動樣機作為研究對象，分析了其結(jié)構(gòu)特點、嚙合副特點和各構(gòu)件的運動關(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。
　?。?）對二次包絡少齒差行星齒輪傳動進行動力學理論分析：根據(jù)赫茲接

5、觸理論建立了二次包絡擺線共軛嚙合副的剛度計算模型，推導了法向剛度、力臂和扭轉(zhuǎn)剛度的計算公式；計算了試驗樣機中二次包絡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行了對比，結(jié)果表明二次包絡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)法建立了試驗樣機五自由度扭轉(zhuǎn)振動模型，推導了動力學方程，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-庫塔法對動力學方程進行了求解，分析了樣機中各構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)振動

6、，將求解出來的樣機固有頻率與各構(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，采用二次包絡擺線嚙合副的樣機具有更小的振動。
　?。?）針對二次包絡少齒差行星齒輪傳動研究樣機，搭建了動力學測試試驗臺對樣機進行了試驗研究，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)象進行了分析，并與理論結(jié)果進行了對比，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