CTC齿形谐波传动齿廓设计与啮合分析

作     者：嵇鑫健 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：范元勋

授予年度：2013年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：谐波传动 CTC齿形 共轭齿廓 曲线映射 有限元 

摘      要：针对渐开线齿形谐波传动承载能力和刚度等指标不适应航天伺服机构应用中高过载要求的状况,为了改善啮合性能、减小应力集中和提高承载能力,本文提出了一种用新的齿形（后文简称CTC形齿）替代渐开线齿形。论文重点从CTC（circle arc-tangent line-circle arc）齿形的设计、共轭齿形的推导以及与渐开线齿形性能比较等方面进行研究。 本文首先从便于实现加工柔轮刀具的标准化的目的出发,参照切线式圆弧齿形设计了谐波传动的参数化的刀具基准齿形,并根据柔轮的刀具齿形用齿廓法线法求解了与之共轭的齿形,即柔轮齿形。并根据包络原理由柔轮齿形求得了与之共轭的刚轮齿形。为了避免求解柔轮与刚轮的包络方程的困难。论文根据输入（波发生器）与输出（柔轮）的瞬时转动角关系,用曲线映射方法求解理论刚轮齿形。最后用曲线拟合的方法得出刚轮的齿廓方程。 为了验证所设计CTC共轭齿廓谐波传动的特性以及实际的刚、柔轮轮齿形是否共轭,论文通过建立波发生器输入与柔轮输出的瞬时传动关系方程利用Matlab工具分析了齿廓啮合干涉情况。并应用Abaqus软件对谐波传动承载特性进行了分析,并对CTC齿形与渐开线齿形在同样的承载情况下的节点应力、应变、扭转角等进行了对比分析,证明CTC齿形相比渐开线齿形,其承载能力更大、柔轮变形和轮齿的应力更小。论文的研究为CTC齿形的进一步深入研究和工程应用打下了基础。