章動面齒輪傳動設計與製造

前言

第1章 緒論1
1.1 研究背景及意義1
1.2 國內外研究現狀1
1.2.1 章動齒輪傳動1
1.2.2 面齒輪傳動5
1.2.3 章動面齒輪傳動9
1.3 本書研究的主要內容11

第2章 章動面齒輪傳動的嚙合原理13
2.1 基本原理13
2.1.1 章動面齒輪傳動的基本原理13
2.1.2 章動面齒輪傳動的基本結構14
2.2 機構的傳動比14
2.2.1 傳動比計算14
2.2.2 齒配約束條件16
2.2.3 na對傳動比的影響18
2.3 內-外切面齒輪的成形原理18
2.3.1 內-外切面齒輪成形基本原理18
2.3.2 章動面齒輪傳動的基本參數19
2.4 座標變換矩陣22
2.4.1 局部坐標系下外切面齒輪的變換矩陣23
2.4.2 局部坐標系下內切面齒輪的變換矩陣25
2.4.3 統一坐標系下內-外切面齒輪的變換矩陣27
2.5 局部坐標系下的齒面方程30
2.5.1 刀具的漸開線齒廓方程30
2.5.2 局部坐標系下的齒面方程31
2.5.3 刀具與內-外切面齒輪的嚙合方程32
2.5.4 刀具軸向參數uS和自轉角φS的取值範圍35
2.5.5 刀具漸開線展角參數參θS的取值範圍39
2.5.6 內-外切面齒輪的壓力角α計算39
2.6 統一坐標系下齒面方程及齒面建模40
2.6.1 統一坐標系下齒面方程及點數據計算40
2.6.2 曲面建模與曲面品質分析40
2.6.3 齒面修形、過渡曲面及輪齒結構42
2.7 齒輪接觸分析43
2.7.1 嚙合區域分析——幾何法43
2.7.2 嚙合區域分析——數值法46
2.7.3 動態齒面接觸應力計算46
2.7.4 動態齒根彎曲應力計算49
2.8 設計參數的幾何影響分析51
2.8.1 章動面齒輪傳動基本幾何參數51
2.8.2 設計參數的幾何影響分析對比51
2.9 本章小結54

第3章 章動面齒輪傳動的承載能力分析55
3.1 章動面齒輪傳動的受力分析55
3.1.1 主要失效形式及材料選取55
3.1.2 行星面齒輪受力模型的建立56
3.2 兩面齒輪嚙合點處的主曲率57
3.2.1 曲面的主曲率和主方向57
3.2.2 兩面齒輪齒面的主曲率59
3.3 基於赫茲接觸解析法的接觸應力計算62
3.3.1 兩任意形狀凸面的赫茲彈性接觸理論62
3.3.2 面齒輪赫茲接觸應力的計算63
3.4 基於有限元數值法的接觸應力計算66
3.4.1 ABAQUS的接觸分析66
3.4.2 兩種理論方法計算結果的比較72
3.5 本章小結75

第4章 章動面齒輪輪齒剛度的分析76
4.1 變截面梁方法計算章動面齒輪輪齒剛度76
4.1.1 章動面齒輪輪齒的齒形分析及簡化76
4.1.2 章動面齒輪輪齒剛度計算理論78
4.1.3 章動面齒輪輪齒各變形量的理論計算78
4.2 章動面齒輪輪齒的單齒剛度計算82
4.2.1 外切面齒輪及內切面齒輪輪齒的剛度計算82
4.2.2 利用有限元法計算章動面齒輪輪齒的剛度88
4.2.3 輪齒實際剛度值與理論計算剛度值的比較89
4.3 章動面齒輪輪齒的剛度變化規律91
4.3.1 章動面齒輪輪齒剛度沿嚙合線方向的變化規律91
4.3.2 章動面齒輪輪齒剛度沿齒高方向的變化規律91
4.3.3 章動面齒輪輪齒剛度的影響因素研究92
4.4 章動面齒輪輪齒剛度的時變嚙合規律研究94
4.4.1 章動面齒輪輪齒的單齒嚙合剛度計算94
4.4.2 章動面齒輪“面-面” 齒輪副綜合嚙合剛度96
4.5 本章小結97

第5章 章動面齒輪減速器的設計方法及應用98
5.1 受力分析及計算方法98
5.1.1 章動面齒輪傳動齒面嚙合力分析98
5.1.2 行星面齒輪及其軸承的受力分析101
5.1.3 輸入軸及其兩端軸承的受力分析102
5.1.4 轉動面齒輪及其軸承的受力分析103
5.1.5 固定面齒輪及固定件的受力分析104
5.2 減速器試驗機的設計105
5.2.1 性能要求及參數選配105
5.2.2 動態齒面接觸應力計算107
5.2.3 動態齒根彎曲應力計算108
5.3 核心部件計算與優化109
5.3.1 軸承力校核計算109
5.3.2 輸入軸強度計算109
5.3.3 固定側齒面接觸應力分析計算109
5.3.4 轉動側齒面接觸應力分析計算112
5.3.5 箱體、端蓋強度計算112
5.4 多體動力學模擬分析114
5.4.1 模擬模型的創建114
5.4.2 轉速、扭矩及嚙合力115
5.4.3 軸承力117
5.5 設計流程及程式開發119
5.5.1 章動面齒輪減速器設計流程119
5.5.2 章動面齒輪減速器程式簡介120
5.6 本章小結120

第6章 章動面齒輪減速器的製造與性能測試122
6.1 關鍵零部件的加工技術研究122
6.1.1 輸入軸122
6.1.2 固定面齒輪123
6.1.3 轉動面齒輪126
6.2 行星面齒輪的PowerMill程式設計127
6.3 齒面滲氮處理工藝130
6.4 DELMIA數位化組裝過程模擬分析130
6.5 一些組裝過程中的建議132
6.6 本章小結133
參考文獻135