針對(duì)同步帶輪齒廓對(duì)帶輪承載能力的影響,提出了一種高轉(zhuǎn)矩仿生齒廓同步帶輪的設(shè)計(jì)方法。從樹干與地面的拉伸三角樣式的仿生連接中獲取簡(jiǎn)化正切曲線,將其作為仿生同步帶輪的齒廓,設(shè)計(jì)出一種有效的描述同步帶輪齒廓的參數(shù)化方法。使用有限元內(nèi)嵌優(yōu)化模塊,進(jìn)行正切曲線的優(yōu)化,最終得到帶輪齒根等效應(yīng)力最小時(shí)的正切曲線參數(shù),并對(duì)仿生同步帶輪和常規(guī)圓弧同步帶輪的齒根等效應(yīng)力進(jìn)行比較。研究表明,提出的方法可以明顯降低同步帶輪均布應(yīng)力,減小齒根應(yīng)力集中;與圓弧齒廓同步帶輪相比,仿生齒廓帶輪的載荷分布更合理,承載能力更高。

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

仿生學(xué)研究原型為樹木，如圖1所示。從樹干與地面的承載連接樣式中，提取出仿生拉伸三角形，如圖2所示，經(jīng)簡(jiǎn)化得到正切曲線y=atan(bx)+c，作為同步帶輪的齒廓，其中的參數(shù)影響正切曲線的斜率和曲率，通過改變參數(shù)可以控制正切曲線的形狀。圖2拉伸三角形

圖1樹干與地面的承載連接1.2仿生帶輪齒廓設(shè)計(jì)

圖3所示為一個(gè)帶輪齒槽，取對(duì)稱齒槽的右側(cè)建立仿生學(xué)帶輪齒廓方程。由圖3可知，xB<x≤xA,xA、xB分別為A點(diǎn)和B點(diǎn)的橫坐標(biāo)值；xT<x≤xB,xT為T點(diǎn)的橫坐標(biāo)值。AB段為齒頂圓弧曲線，方程為

初始T點(diǎn)坐標(biāo)為（1.01,23.35）。齒廓設(shè)計(jì)離不開作圖的輔助，T點(diǎn)預(yù)先選擇要盡可能合理。在后續(xù)優(yōu)化時(shí)，通過多次優(yōu)化一步步縮小范圍，可以減少優(yōu)化過程的工作量。正切函數(shù)的3個(gè)參數(shù)a、b、c由式（1）～式（5）解出。經(jīng)過求解得a=1.2441、b=1.8728、c=23.35，....

本文編號(hào)：4010139