高階變性橢圓齒輪CAD系統(tǒng)研究及其運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析.pdf

1、本文來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目,研究目的是對(duì)高階多段變性橢圓齒輪的CAD系統(tǒng)進(jìn)行研究與設(shè)計(jì),同時(shí)使用相關(guān)分析軟件在其運(yùn)動(dòng)學(xué)特性方面進(jìn)行了分析。高階多段變性橢圓齒輪是一種全新的非圓齒輪,它可實(shí)現(xiàn)兩平行軸間預(yù)設(shè)傳動(dòng)比函數(shù)的傳動(dòng)。非圓齒輪綜合了傳統(tǒng)的圓形齒輪和凸輪機(jī)構(gòu),具有能實(shí)現(xiàn)按給定傳動(dòng)比的變速傳動(dòng),可以根據(jù)高精度的運(yùn)動(dòng)的要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造等優(yōu)點(diǎn),與其他機(jī)構(gòu)組合還可實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)、振蕩及間歇等各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。由此可見(jiàn),非圓齒輪的應(yīng)用前景非常廣闊,

2、尤其在儀器儀表、紡織機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械等場(chǎng)合中具有很大潛力的應(yīng)用前景。但到目前為止,非圓齒輪并沒(méi)有被廣泛地運(yùn)用到實(shí)際生活中去,這主要是因?yàn)榉菆A齒輪的外形極其復(fù)雜,沒(méi)有規(guī)律可言,從而導(dǎo)致加工困難,設(shè)計(jì)時(shí)間長(zhǎng),難以量產(chǎn)。但隨著計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以及數(shù)控技術(shù)的日益增長(zhǎng),這一現(xiàn)象已經(jīng)得到了改觀而非圓齒輪的特點(diǎn)在于它的節(jié)曲線曲率半徑為變量,回轉(zhuǎn)中心到嚙合節(jié)點(diǎn)的向徑也是變量,因而在一對(duì)非圓齒輪的嚙合過(guò)程中,其傳動(dòng)比是變化的。高階變性橢圓齒輪是一種

3、節(jié)曲線方程異常復(fù)雜的齒輪,若用傳統(tǒng)齒輪繪制方法很難能繪制出該齒輪節(jié)曲線及其齒廓線。本文根據(jù)高階多段變性橢圓齒輪的形成原理,開(kāi)展了如下的主要研究:
　　首先依據(jù)非圓齒輪嚙合原理及微分幾何等相關(guān)理論,對(duì)高階變性橢圓齒輪的模數(shù)、節(jié)曲線方程、齒廓曲線方程、傳動(dòng)比方程等主要設(shè)計(jì)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo),并以此為基礎(chǔ)建立了一種新的適用于任何高階變性橢圓節(jié)曲線的參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng),該系統(tǒng)具有核對(duì)周長(zhǎng)、校核偏心率、通過(guò)輸入齒輪相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)自動(dòng)繪制高階

4、多段變性橢圓齒輪副節(jié)曲線等功能;研究非圓齒輪齒廓設(shè)計(jì)方法以及非圓齒輪制造過(guò)程,綜合比較各種非圓齒輪齒廓繪制方法,采取了一種最容易掌握、較方便繪制方法,并在此過(guò)程中推導(dǎo)了相關(guān)曲線方程;利用相關(guān)仿真分析軟件,討論了偏心率、主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的階數(shù)、階數(shù)比以及初始輸入角速度等各種運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)對(duì)其傳動(dòng)比的變化特性、轉(zhuǎn)角的特性及從動(dòng)輪角加速度特性的影響變化關(guān)系;揭示了高階多段變性橢圓齒輪各種影響參數(shù)下的運(yùn)動(dòng)學(xué)變化規(guī)律,從而確定了高階多段變性橢圓齒輪的設(shè)