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超环面行星蜗杆传动的关键技术研究

作者：魏国武 Publish: 2005-3-30 Hits:-

【中文题名】

超环面行星蜗杆传动的关键技术研究

【英文题名】

The Research on Toroidal Drive

【学科专业】

机械设计及理论

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2005-3-30

【中关键词】

超环面行星蜗杆传动,优化设计,数字化设计,啮合误差分析,数控加工,

【英关键词】

Toroidal Drive,optimum design,digital design,meshing error analysis,NC machining,

【分类导航】

工业技术>机械、仪表工业>机械零件及传动装置>机械传动机构>啮合传动>

【论文摘要】

本文以超环面行星蜗杆传动的优化设计、啮合误差理论、数字仿真和数控加工等关键技术问题为研究目标，主要完成了以下工作。　提出了以超环面行星蜗杆传动减速器体积最小和啮合齿面间相对速度最小为目标的多目标优化设计方法，建立了基于空间啮合理论的超环面行星蜗杆传动多目标优化设计的数学模型。通过求解优化模型，确定了减速器的最优参数。　建立了超环面行星蜗杆传动的啮合方程、中心蜗杆和内超环面齿轮的齿面和齿廓螺旋线的数学模型。提出了基于三维方程的中心蜗杆和内超环面齿轮三维实体精确建模的原理和方法。完成了基于Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ系统的超环面行星蜗杆传动减速器实体的三维建模和整机虚拟装配。　基于Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ／ＤＤＭ系统，完成了超环面行星蜗杆传动三维虚拟样机的运动学、动力学实时仿真；通过运动仿真检验了减速器运行时的干涉情况并验证了运动的准确性，由动力学仿真得到了该传动工作时主要运动零件的承载和运动规律。　基于Ｓｏｌｉｗｏｒｋｓ系统，将动力学实时仿真结果导入有限元分析模块，对关键零件中心蜗杆、行星蜗轮、内超环面齿轮以及滚...

【论文题纲】

摘要	2-3
Abstract	3-5
目录	5-9
第一章绪论	9-17
1.1 引言	9
1.2 蜗杆传动技术的发展	9-11
1.3 行星传动技术的发展	11-12
1.4 齿轮啮合理论的发展	12-13
1.5 超环面行星蜗杆传动的发展综述	13-15
1.6 课题来源、目的及意义	15-16
1.7 本文主要研究的内容	16-17
第二章超环面行星蜗杆传动及多目标参数优化设计	17-36
2.1 引言	17
2.2 超环面行星蜗杆传动的基本原理及机构分析	17-21
2.2.1 超环面行星蜗杆传动的基本原理	17
2.2.2 超环面行星蜗杆传动机构的传动比计算	17-18
2.2.3 超环面行星蜗杆传动的几何关系	18-21
2.2.3.1 超环面行星蜗杆传动中各传动轮齿数与喉径螺旋升角的关系	18-19
2.2.3.2 超环面行星蜗杆传动的装配关系	19-21
2.3 超环面行星蜗杆传动的力分析	21-23
2.3.1 行星蜗轮与中心蜗杆之间的力关系	21-22
2.3.2 行星蜗轮与内超环面齿轮之间的力关系	22
2.3.3 输入与输出的力矩关系	22-23
2.4 超环面行星蜗杆传动的啮合理论基础	23-30
2.4.1 坐标系的建立	23-25
2.4.2 坐标变换	25-26
2.4.2.1 滚动体与行星蜗轮	25
2.4.2.2 行星蜗轮与中心蜗杆啮合	25-26
2.4.2.3 行星蜗轮与内超环面齿轮啮合	26
2.4.3 啮合方程	26-30
2.4.3.1 行星蜗轮齿面方程	26-27
2.4.3.2 啮合方程	27-29
2.4.3.3 行星蜗轮齿面Σ(2)(母面)上的瞬时接触线方程	29
2.4.3.4 中心蜗杆齿面Σ(1)和内超环面齿轮齿面Σ(3) 方程	29
2.4.3.5 中心蜗杆和内超环面齿轮的螺旋线方程	29-30
2.5 超环面行星蜗杆传动的多目标参数优化设计	30-35
2.5.1 优化参数的确定	30
2.5.2 优化设计目标函数	30-32
2.5.2.1 总体积最销分目标函数的确定	30-32
2.5.2.2 行星蜗轮与中心蜗杆相对速度最小分目标函数的确定	32
2.5.3 优化设计约束函数	32-33
2.5.4 超环面行星蜗杆传动的多目标参数优化	33-35
2.6 本章小结	35-36
第三章超环面行星蜗杆传动的数字化设计研究	36-57
3.1 引言	36
3.2 数字化机械设计和传统机械设计的比较	36-37
3.3 超环面行星蜗杆传动的数字化建模	37-40
3.3.1 超环面行星蜗杆传动关键零件的三维建模	37-39
3.3.1.1 中心蜗杆的三维建模	37-38
3.3.1.2 内超环面齿轮的三维建模	38-39
3.3.2 超环面行星蜗杆传动的虚拟装配	39-40
3.4 基于数字化的超环面行星蜗杆传动的运动学仿真	40-42
3.5 基于数字化的超环面行星蜗杆传动的动力学仿真	42-45
3.6 超环面行星蜗杆传动关键零件的有限元分析	45-52
3.6.1 中心蜗杆的有限元分析	46-48
3.6.2 内超环面齿轮的有限元分析	48-51
3.6.3 行星蜗轮及滚珠的有限元分析	51-52
3.7 超环面行星蜗杆传动关键零件的数字化加工仿真	52-56
3.7.1 中心蜗杆的数控加工仿真..	52-53
3.7.2 内超环面齿轮的数控加工仿真	53-56
3.8 本章小结	56-57
第四章基于误差的超环面行星蜗杆传动啮合理论分析	57-88
4.1 引言	57
4.2 基于误差的超环面行星蜗杆传动啮合理论	57-73
4.2.1 误差分析	57
4.2.2 基于误差坐标系的建立	57-59
4.2.3 坐标变换	59-61
4.2.3.1 滚动体与行星蜗轮	59-60
4.2.3.2 行星蜗轮与中心蜗杆啮合	60
4.3.3.3 行星蜗轮与内超环面齿轮啮合	60-61
4.2.4 啮合方程	61-73
4.2.4.1 行星蜗轮齿面方程	61-62
4.2.4.2 啮合方程	62-64
4.2.4.3 行星蜗轮齿面Σ(2)(母面)上的瞬时接触线方程	64-65
4.2.4.4 中心蜗杆齿面Σ(1)和内超环面齿轮齿面Σ( 方程 ....57	65
4.2.4.5 中心蜗杆及内超环面齿轮轴截面上的齿面方程	65-66
4.2.4.6 中心蜗杆和内超环面齿轮的螺旋线和螺旋升角方程	66-69
4.2.4.7 超环面行星蜗杆传动的界限函数和界限曲线求解	69-73
4.2.4.8 超环面行星蜗杆传动中的诱导法曲率求解	73
4.3 误差对超环面行星蜗杆传动啮合性能影响分析	73-87
4.3.1 行星蜗轮轮齿的接触线及误差对接触线影响分析	73-80
4.3.1.1 行星蜗轮轮齿的接触线分析	73-74
4.3.1.2 误差对接触线的影星分析	74-80
4.3.2 误差对超环面行星蜗杆传动的诱导法曲率影响分析	80-83
4.3.2.1 误差对行星蜗轮与中心蜗杆啮合时两共轭齿面诱导法曲率的影响	80-82
4.3.2.2 误差对行星蜗轮与内超环面齿轮啮合时两共轭齿面诱导法曲率的影响	82-83
4.3.3 误差对超环面行星蜗杆传动的螺旋升角影响分析	83-87
4.3.3.1 误差对中心蜗杆计算圆上螺旋升角的影响	83-85
4.3.3.2 误差对内超环面齿轮计算圆上螺旋升角的影响	85-87
4.4 本章小结	87-88
第五章超环面行星蜗杆传动的加工制造与安装调试	88-100
5.1 引言	88
5.2 中心蜗杆的加工制造	88-92
5.2.1 中心蜗杆的加工原理	88-90
5.2.2 中心蜗杆齿面数控加工的实现	90-92
5.3 内超环面齿轮的加工制造	92-94
5.3.1 内超环面齿轮的加工原理	92-93
5.3.2 内超环面齿轮数控加工的实现	93-94
5.4 行星蜗轮的加工制造	94-96
5.5 中心蜗杆、行星蜗轮及内超环面齿轮的热处理	96-97
5.6 超环面行星蜗杆传动的安装与调试	97-99
5.7 本章小结	99-100
结论	100-102
参考文献	102-107
致谢	107-108
在学期间发表的论文及研究成果	108-110
发表论文	108-109
研究成果	109-110
个人简历	110

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.91961



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