【摘要】：諧波齒輪傳動(dòng)因其優(yōu)越的性能,成為現(xiàn)代工業(yè)的精密傳動(dòng)部件,尤其在機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器中應(yīng)用廣泛。輪齒的齒廓形狀和參數(shù)極大地影響傳動(dòng)性能,基于雙圓弧齒廓在諧波齒輪傳動(dòng)的廣泛應(yīng)用趨勢(shì),本文以諧波齒輪傳動(dòng)雙圓弧齒廓為研究對(duì)象,圍繞其共軛齒廓流程設(shè)計(jì),嚙合特性分析,雙圓弧齒形建立以及考慮實(shí)際齒廓加工等關(guān)鍵問題,將理論分析,數(shù)值模擬和Matlab可視化仿真相結(jié)合,進(jìn)行齒廓參數(shù)優(yōu)化,主要內(nèi)容如下:首先,闡述諧波傳動(dòng)的基本原理,包括主要組成和傳動(dòng)比計(jì)算;基于活動(dòng)標(biāo)架間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換和中性層變形,建立諧波傳動(dòng)彈性運(yùn)動(dòng)幾何模型,描述構(gòu)件/點(diǎn)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和軌跡特征;用微分幾何方法推導(dǎo)動(dòng)定瞬心線并研究其性質(zhì),基于瞬心線運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)諧波傳動(dòng)齒廓共軛方程,解釋二次共軛和雙共軛的產(chǎn)生原因,同時(shí)說明雙圓弧齒廓的共軛優(yōu)越性。其次,提出了一種保嚙合性能的平面齒廓參數(shù)設(shè)計(jì)方法。基于輪齒運(yùn)動(dòng)幾何學(xué),探究齒頂干涉產(chǎn)生的原因,據(jù)此建立齒頂干涉判式,確定干涉區(qū)域,基于共軛點(diǎn)和干涉區(qū)域齒頂點(diǎn)生成樣本點(diǎn),引導(dǎo)齒廓參數(shù)設(shè)計(jì),建立完整的齒廓參數(shù)求解流程�；跇颖军c(diǎn)建立雙圓弧共軛齒廓的曲線擬合方法。通過雙圓弧擬合齒廓與理論齒廓的誤差、嚙合側(cè)隙、重合度以及最大嚙合深度衡量嚙合性能,驗(yàn)證該方法的有效性。然后,采用遺傳算法對(duì)諧波傳動(dòng)進(jìn)行共軛區(qū)間最大化的柔輪雙圓弧齒廓多參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)二次共軛的充分利用�；诠に囆院蛷�(qiáng)度,添加控制齒厚比的特征點(diǎn)和減小應(yīng)力集中的齒根過渡圓角,建立雙圓弧齒形的完整齒廓參數(shù)模型。設(shè)置劣解域區(qū)別非優(yōu)化方向;將柔輪獨(dú)立齒廓參數(shù)和剛輪齒頂齒根高選為自變量;從強(qiáng)度、展成、嚙合要求和齒形幾何等多方面設(shè)置約束條件,并通過外懲罰函數(shù)法、約束強(qiáng)弱分級(jí)和強(qiáng)約束邊界平移等系列方法處理約束,建立諧波傳動(dòng)齒廓優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。對(duì)優(yōu)化結(jié)果建立解的有效性和嚙合性能綜合評(píng)價(jià)體系。通過實(shí)例驗(yàn)證該優(yōu)化模型及方法的可行性和優(yōu)越性。最后,提出諧波傳動(dòng)雙圓弧齒廓適應(yīng)空間嚙合性的設(shè)計(jì)方法。基本思想是將空間彈性共軛問題離散為一系列平面共軛問題,分析短筒柔輪裝配后軸向偏斜現(xiàn)象,提出消除干涉、增加工藝性和齒廓利用率三大設(shè)計(jì)目標(biāo)。研究徑向變形量,公切線傾角,凸凹圓弧半徑,以及齒頂高對(duì)柔輪第一和第二共軛曲線位置的影響規(guī)律,并據(jù)此調(diào)整參數(shù),使各截面有效共軛齒廓順次交叉,取各截面共軛齒廓橫坐標(biāo)大者分段拼接成等齒厚剛輪齒廓。重定義諧波空間嚙合性能的計(jì)算方法。通過算例驗(yàn)證該齒廓空間嚙合性設(shè)計(jì)方法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2657440