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《大连理工大学》 2010年
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齿啮式输出谐波传动柔轮变形函数与齿形研究

张春懋  
【摘要】: 本文在国家自然科学基金项目(No.50975038)的资助下,在课题组谐波传动多年研究基础之上,建立了齿啮式输出谐波传动运动学模型,并进行了运动学仿真。利用ABAQUS有限元分析软件进行了实体仿真,提取了柔轮在负载作用下中性层节点的位移及其规律,选用傅立叶函数拟合了负载变形函数,以此为基础对渐开线齿廓的共轭齿形进行了修正,并提出一种新型齿廓。 首先,基于空载波发生器作用下的环形柔轮变形函数,以齿啮式输出谐波传动为研究对象,建立了谐波传动运动学模型。以传动比120环形柔轮谐波传动为例,给定柔轮齿廓为渐开线齿廓,利用柔轮理论空载变形函数和谐波传动啮合基本方程,得到共轭区间对应的波发生器转角及共轭刚轮齿廓;编制MATLAB程序,实现了齿啮式输出谐波传动的运动学仿真并通过干涉校验确定了齿顶参数。 基于ABAQUS软件,开发出环形柔轮谐波传动有限元模型,并运用ABAQUS中的通用分析模块ABAQUS/Standard对谐波传动进行实体装配仿真,提取了空载下的柔轮中性层节点位移,并与理论变形函数比较;运用ABAQUS中的显式分析模块ABAQUS/Explicit对其进行负载运动仿真,分析负载变形规律,用傅里叶函数拟合出负载变形函数,在此基础上对渐开线齿廓的共轭齿形进行修正,并研究修正后的齿形对变形的影响。 设计出一种共轭区间明显大于渐开线的CA-B齿形,并对其进行了运动学仿真。在ABAQUS中对CA-B齿廓齿啮式输出谐波传动进行了有限元仿真,发现这种齿形对负载的作用不敏感,变形函数稳定,证实了CA-B齿形的优越性。 本文的研究方法和结果为寻找载荷与变形、齿形与变形之间的关系指出了一条新思路,对大功率谐波传动的啮合性能与疲劳寿命的研究具有重要的理论意义和应用价值。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TH132.43

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