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现代设计理论与方法在活齿传动中的应用
第１８卷第３期 ２００４年９月传ＤＲＩＶＥ动 技 术 ＳＹＳＴＥＭ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＶ０１．１８Ｎｏ．３２００４Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ文章编号：１００６―８２４４（２００４）０３―２５―０３现
代设计理论与方法在活齿传动中的应用Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅＭｏｒｄｅｒｎＤｅｓｉｇｎ Ｔｈｅｏｒｉｅｓ ａｎｄＭｅｔｈｏｄｓｕｓｅｄ ｆｏｒ ｓｗｉｎｇ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｔｏｏｔｈ ｄｒｉｖｅ徐秀花孙家林（山东大学机械工程学院，山东济南２５００６１） Ｘｕ ＸｉｕＨｕａＳ“，ｚ。Ｉｉａ ＬｉｎＳｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ［摘要］概述了活齿传动设计的各种现代设计理论和方法，包括计算机辅助设计、有限元分析、优化设计和可 靠性设计等内容，探索了存在的问题并展望了发展前景。 ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｖａｒｉｏｕｓ ｋｉｎｄｓ?ｏｆ ｍｏｄｅｒｎ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｓｃｉｌ―ａｓｌａｔｉｎｇ ｔｏｏｔｈ ｇｅａｒ ｒｅｄｕｃｅｒ，Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｓｕｃｈＣＡＤ，ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｏｐｔｉｍｕｍ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄｔｏｄｅｐｅｎｄａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｓｉｇｎ，ｅｔｃ．Ｈａｖｅ ｐｒｏｂｅ ｔｈｅ ｑｕｅｓｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ ａｎｄ ｌｏｏｋｅｄ ｆｏｒｗａｒｄｐｒｏｓｐｅｃｔ。ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ关键词：活齿减速器现代设计理论有限元分析优化设计可靠性设计展望Ｏｐｔｉ―Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ ｔｏｏｔｈ ｇｅａｒ ｒｅｄｕｃｅｒ ｍｉｚｅ ｄｅｓｉｇｎＭｏｄｅｒｎ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅｏｒｉｅｓＥｘｐｅｃｔａｔｉｏｎＦｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓＤｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ中图分类号：ＴＨｌ３２．４１文献标识码：Ｂ 等方面的内容。现代设计理论是为设计的创造性过程而建立的 各种数学模型；而现代设计方法是对这些数学模型 的求解过程。可靠性设计、优化设计、有限元法、 ＣＡＤ技术和专家系统是目前国内外广泛采用的现 代设计理论方法。 活齿传动是一种传递两同轴间回转运动的机械 传动，活齿减速器具有结构紧凑、传动比范围广、承 载能力大、传动效率高等优点。其主要有三个基本 构件组成：激波器Ｈ、活齿轮Ｇ和中心轮Ｋ组成。国 内外有关活齿传动的文献中，采用较多的研究方法 是，根据一种传动型式或一种选定的特殊性质齿形 来研究特定的活齿传动，所得的结论也仅服务于该 种传动，对其他的活齿传动型式不一定适用，工程上 为不同用途而择优的可能性受到限制。已经开发出 来的活齿减速器有推杆活齿针轮减速机、变速传动 轴承减速机、密切圆活齿传动、滚道减速机、套筒活 齿减速机、摆动活齿减速机等，应用现代设计理论和 方法来进行活齿减速器设计，将会在该领域里迈出 新的一步，其现代设计理论和方法应包括：ＣＡＤ技 术、有限元分析、优化设计、可靠性设计及专家系统收稿日期：２００４一０５ 作者简介：徐秀花（１９７８一）。女，研究生，主要研究方向为机械设计及理论１现代设计理论及方法的应用１．１ＣＡＤ技术 计算机辅助设计（ＣＡＤ）利用计算机进行设计信息处理，通过人机交互完成设计工作。ＣＡＤ技术 除了利用图形软件和数据库完成几何和工艺定义， 以及有关信息的存储和利用外，还可以进行产品决 定，工程分析及可行性分析及多方案优选。 活齿减速器的多数零件的结构形状简单，只有 中心齿轮的齿形曲线是活齿按一定规律运动的包络 线，形状复杂。我们以目前流行的三维ＣＡＤ／ＣＡＭ 软件ＰＲＯ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ为平台进行三维实体设计， 并且可以实现参数化建模，通过修改参数，得到我们 所需的一系列齿形的中心轮邸１（如图１）。另外我们也 可以用其他软件（如ＵＧ，ＳＯＬＩＤＥＤＧＥ、ＡＵＴＯ― ＣＡＤ）进行建模，模型可以通过我们建立的软件问 的接口直接输入到ＡＮＳＹＳ、ＡＤＡＭＳ等工程分析软 件内部直接进行分析，避免了分析软件内部建模复 杂的难题。而应用ＭＡＴＬＡＢ软件也可以通过简单万方数据 　徐秀花：现代设计理论与方法在活齿传动中的应用的编程绘制出活齿与中心轮内齿圈的啮合曲线∞３ （如图２），并能由此得出活齿与中心轮内齿圈的相 对速度关系图。将机械设计方法、软件工程、ＣＡＤ技 术、数据库管理、图形处理技术有机地结合起来，研制 开发摆动活齿传动减速器计算机辅助设计软件系统［５｜。研究分析。 我们同样可以用动态分析软件ＡＤＡＭＳ对活 齿减速器进行动态分析，模拟实际运动，找出运动的 规律，优化参数实现最优设计。将有限元法与优化 方法相结合形成结构优化或形状优化，应用于活齿 结构各参数优化。包括整个系统的模态参数等固有 特性和动态响应的计算。动态分析有助于满足动强 度、动刚度以及具有较低的振动和噪声的活齿传动 系统。这方面的工作还有待于进一步完善和发展。 １．３优化设计 优化设计（Ｏｐｔｉｏｎａｌ Ｄｅｓｉｇｎ）是一种将设计变量 表示为产品性能指标、结构指标或运动参量指标的 函数（称为目标函数），然后在产品规定的性态、几 何、运动及其它限制（称为约束条件）的范围内，寻找 满足一个目标函数或多个目标函数最大或最小的设 计变量组合的数学方法。传统的设计方法是建立在 估算、经验类比或试验等方法来确定产品的设计方 案，只是被动地重复分析产品的性能，而不是主动地 设计产品的参数。 近几年来，国内在活齿传动的优化设计方面已 进行了不少工作，但目前还没有专用软件。优化的 目标有以体积最小，承载能力最大、传动效率最高等 多种。其中以体积最小为目标应用最多。我们用 Ｍａｔｌａｂ优化工具箱求解活齿减速器设计中的最优 问题。建立活齿数学模型，包括设计变量、目标函数 和约束条件，采用ＳＱＰ序列二次规划法来求解非线 性约束优化问题的ＭＡＴＩ。ＡＢ实现，可以大大地简０‘ｒ＿图２Ｆｉｇ．２１．２有限元法 有限元法（ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）是以计算机化计算过程，不需编写复杂的运算程序，从而获得很 好的优化结果。 举例说明，我们以希望活齿体积最小建立数学 模型，其目标函数为ｍｉｎＦ（Ｘ）一ｆ（Ｘ），取设计变量 为Ｘ一（ａ，ｂ，ｒ，Ｌ……）。，其中ａ为偏心距，ｂ为活齿 半径与激波器外圆半径之和，ｒ为活齿半径，Ｌ为活 齿工作宽度，约束函数包括边界约束、性能约束、几 何约束等，即活齿柱销刚度约束，活齿柱销孔处压强 约束（摆动活齿），活齿柱销孔处滑动速度约束，活齿 架内圆柱面与激波器外圆柱面不发生运动干涉约 束，活齿架外圆柱面与内齿圈不发生运动干涉约束， 曲柄存在条件约束，内齿圈齿廓不顶切约束，各设计 变量非负约束等。编制Ｍａｔｌａｂ程序，得出最优结果乜１。 其中某些几何边界限制条件等都有不同程度的 模糊性，其变量应作为模糊变量来处理，这种问题通 常用最优水平截集法ｎ３或近似模糊集合法转换成非 模糊优化问题来求解。已知一滚柱活齿传动设计、 制造水平较高，材质、使用条件较好，工作平稳，应用为工具的～种现代数值计算方法。它不仅能用于工 程中复杂的非线性问题、非稳态问题的求解，而且还 可用于工程设计中进行复杂结构的静态和动力分 析。因此，有限元法目前是减速器设计中计算的常 用方法。国外已研制了许多成熟的大型有限元分析 软件，如ＳＡＰ、ＡＤＩＮＡ、ＡＮＳＹＳ、Ｉ―ｄｅａｓ等。 我国在活齿减速器有限元分析方面已开展了一 些工作，建立了摆动活齿传动有限元分析模型卟］，分 别将活齿、激波器、内齿圈各作为一个分离体，分别 用有限元法研究了它们在各个啮合位置时的啮合刚 度。依据等效原理对结构进行适当简化，建立了箱 体的简化模型口］，求出了摆动活齿减速器箱体的固 有频率和和振型，通过振型和动画显示，可以直观分 析摆动活齿减速器箱体的动态特性和薄弱环节。但 这些研究并不完善，诸如计算活齿接触应力以及其 应力大小和分布、活齿变形、动态响应，以及几何参 数、结构形式对它们的影响等方面，有待我们进一步 一２６一万方数据 　徐秀花：现代设计理论与方法在活齿传动中的应用于较重要的场合，其传动比为ｉ一２９，输出转矩Ｔ。一 ８０００００Ｎ?ｍｍ，输入转速ｎ一１４４０ｒｐｍ，要求在材料 选定时进行优化设计。激波器、活齿架、内齿圈均为 ４０Ｃｒ，活齿材料为ＧＣｒｌ５；根据材料选择各个啮合副 许用应力为：［ｄ，］一［ｄ。］一［６。］一７５０Ｎ?ｍｍ～。计算 结果见表１。表１计算结果Ｔａｂｌｅ计算参数ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｂ １ Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ计的方法来处理（称这种设计变量为随机变量）。我 们把这种变量称为模糊变量，它可以用模糊集合与 隶属函数来描述。滚子活齿减速器强度的模糊可靠 性设计，就是将应力作为服从某种分布规律的随机 变量，将强度作为具有某种连续型隶属函数的模糊 变量来处理，然后根据模糊可靠度的定义求活齿传 动中各零件不失效的概率。 模糊理论可以解决活齿减速器优化设计中的约 束条件和多目标的模糊性问题口１，使设计的结果更 符合实际情况且获得满意的综合效果。此种算法， 给出了具体的模糊条件，若这些条件发生变化，则优 化结果也不一样（普通优化设计方法无法处理当模ＲＬＲ。ＲｍＶ常规设计Ｎｏｒｍａｌ ｄｅｓｉｇｎ２．２５１００８２４９８１０４８．２３３５ｅ＋００５普通优化ｇｅｎｅｒａｌ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ１．５８４７．５２２８３８７５．２８１３ｅ＋００５模糊优化ｆｕｚｚｙ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ１．２５７９７．５２２７９８２４．６３８５ｅ＋００５糊条件发生变化时，其优化结果不变）。因此模糊优 化设计更适应于因素较多且条件更具体的设计问 题。但目前只是从理论上对优化结果进行分析与比 较，将模糊学的理论与方法运用到活齿减速器的多 目标优化设计中，以发挥模糊学处理复杂因素的优 势，解决运用普通优化设计难于解决的问题。 １．５专家系统 专家系统就是利用存储在计算机内的某一特定 领域内人类专家的知识，来解决过去需要人类专家 才能解决的现实问题的一种计算机系统。 活齿传动的ＣＡＤ发展方向是专家系统。收集 大量的有关活齿传动设计的专家经验，存人系统知 识库中，可以完成计算、检索等功能还具有一定的逻 辑推理和判断能力。在设计过程中，以活齿与固齿 问的接触应力指导设计过程；算法模块有一些分析模 块组成，涉及规程表示在设计过程中必须满足设计规 范，如激波器系数入和活齿系数毒的下限值确定。结果表明：普通优化结果相对于常规设计结果， 体积减少了３５．８６％；而模糊优化结果相对于普通 优化结果，体积减少了１２．１７％。 Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ软件扩展的行为建模功能模 块（Ｂｅｈａｖｉｏｒａｌ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）使此软件不仅 可以用于造型，而且能够进行智能设计，自动寻找最 优解决方案。明确活齿减速器的设计变量和设计目 标后，通过约束参数的设定，从中系统会寻找出合理 的模型参数，使设计过程智能化。行为建模功能模 块主要针对模型的物理特性进行分析，不考虑材料 受力的应力变化，需要处理结构应力、热应力或运动 等引起的应力场问题，需要用其他的工程分析软件。 目前尚处于研究阶段。 １．４可靠性 可靠性设计（Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｄｅｓｉｇｎ）是以概率论和 数理统计为理论基础，以失效分析、失效预测及各种 可靠性试验为依据，以保证产品的可靠性为目标的 现代设计方法。目前有关活齿应力和强度分布规律 的实验研究不多，但从理论上可以其强度校验公 式口“。其啮合副作用力的分布曲线类似于正态分 布，工作齿都处于拐点附近的中部齿段上，且拐点处 附近受力大Ⅲ１。文献［－３－］建立了机构运动可靠性数 学模型，讨论了激波器和单个活齿传动的可靠度及 滚柱活齿传动的可靠度。我们可将可靠性设计与优 化设计相结合，即形成可靠性优化设计。 滚子活齿行星减速器的常规设计中，将工作应 力、强度都视为确定量，并按一定的强度条件进行设 计或验算。实际上，应力和强度都并非为确定量，而 是随机变量或模糊变量。因为传动中各零件的工作 应力由于受到弹性模量、几何尺寸、载荷分配等因素 的变异性的影响，其取值均具有随机性，对此可用统２活齿传动设计与研制手段的现状活齿减速器的研究与发展已从传统的类比设计 上升到采用现代设计理论和方法，利用计算机，进行 发动机工作过程的模拟仿真计算、动静态结构有限 元分析、系统优化设计以及可靠性设计。 活齿减速器的结构比较简单，但是各构件尺寸 之间有相互制约，其主要是用来传递运动和动力，零 部件的机械负荷及热负荷等在设计时都需要考虑， 因此活齿减速器的设计和研制也是一项复杂而且要 求较高的工作。从国内的研究发展趋势来看，活齿 减速器已从传统的设计上升到采用现代设计理论和 方法，利用计算机进行减速器减速过程的模拟仿真 计算、动静态结构有限元分析、系统优化设计以及可 靠性设计。在设计中均采用计算机辅助设计，通过（下转第８页）一２７一一万方数据 　―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――’――――――――――――――――――――――――――――――――――――～一ＺＦＨａｒｔｍｕｔＢａｃｈ：轿车传动系中新型减振装置的研究 ｓｅｎｓｉｔｉｖｅＳａｃｈｓ公司在轿车动力系统减振方面的发ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｃａｎｂｅｄｅｔｅｃｔｅｄａｔ展集中在低档和中档车辆的低成本减振系统上， Ｓａｃｈｓ公司将进一步开发行星双质量飞轮和集成减 振系统用于新型变速器和传动系。Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓｔｈｉｓ ｅａｒｌｙ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｉｍｅ―ａ ｎｄ ｃｏｓｔ－ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅｓ．Ｉｆ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ．ｆｕｎｃｔｉｏｎａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｔｅｓｔｓｉｎｔｈｅｃａｎｖｅｈｉｃｌｅ ｆｏｌｌｏｗ；ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｒｉａｌｓｉｎｈｉｇｈｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｂｅ ｌｉｍｉｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ，ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｓｙｓｔｅｍ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓａｔ ｎｕ―ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｌｕｔｃｈ，ｔｈｅ ｃｌｕｔｃｈ ｆａｃｉｎｇｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔ― ｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｔｈｅｃａｓｅｏｆａｎａｕｔｏｍａｔｅｄｃｌｕｔｃｈ ｓｙｓｔｅｍ． ｗｉｔｈｃｏｎ―Ｔｈｉｓ ｉｓｓｔａｎｔｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｅｄｉｕｍＺＦ Ｓａｃｈｓ ＡＧ ｉｎ ｔｈｅｃａｒａｒｅａｈｉｇｈｅｒｌｏａｄｒｏｔａｔｉｏｎａｌｓｐｅｅｄｏｆ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ｆｏｃｕｓｏｎｐｏｗｅｒｔｒａｉｎ ｖｉｂｒａｔｉｏｎｒａｎｇｅｓ，ａｓｔｈｅｙｏｃｃｕｒｉｎ ｄａｉｌｙ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｆｏｒ ｅｘａｍ―ｎｅｗ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆａｌｏｗ―ｃｏｓｔｐｌｅ ｄｕｒｉｎｇ ｈｉｇｈｗａｙ ｄｒｉｖｉｎｇ．ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ａｎｄ ｍｉｄ―ｓｅｇｍｅｎｔ、，ｅ― ｈｉｃｌｅｓ，ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｓａｃｈｓ ｐｌａｎｅ―ｔａｒｙ４０ｕｔｉｏｏｋＢｙ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｒｅｅｓ，ｎｅｗ ｃｏｎｃｅｐｔｓ ｆｏｒｄｕａｌ―ｍａｓｓ ｆｌｙｗｈｅｅｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｉ― ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎｔｏ ｎｅｗ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｂｒａｔｉｏｎｖｉｂｒａｔｉｏｎｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃａｎｂｅｆｏｕｎｄ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ．ａｎｄ ｄｒｉｖｅｌｉｎｅ ｃｏｎｃｅｐｔｓ．Ｗｈｅｎｅｘａｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｃｅｐｔｓ，ｂｏｔｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｔｉ―ｅ―ｃａｌ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｑｕａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅＢｉｂｌｉｏｇｒａｐｈｙ：ＡＴＺ 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动［Ｊ］．第２６卷第１期．现代设计理论和方法在活齿减速器 设计中的应用前景［６］张均富．摆动活齿传动的振动及模糊可靠性设计研究 ［Ｊ］．四ＪＩＩ大学硕士学位论文，２００２．［７］赵松年，佟杰新．现代设计方法［Ｍ］．北京：机械工业出 版社，１９９９年．现代设计理论和方法的应用，必须有丰富的计 算机软件和硬件的支持。近年来，计算机硬件的价 格不断降低，在软件方面，各种建模变量几何的原理 和知识库、工程数据库技术的应用，使计算机辅助设 计已进入采用虚拟装配处理、数字化分析及变量技 术等更为广阔的发展空间。Ｅ１０３［９］ ［８］丁茹．摆动活齿传动的中心齿轮参数化设计［Ｊ］．机械设计与制造，２００２年６月． 陈和仲．摆动活齿传动内齿圈齿形求解新方法．四川大 学学报，２００２年３月． 曲继方．活齿传动理论Ｉ－Ｍ］．机械工业出版社，１９９２年万方数据 　现代设计理论与方法在活齿传动中的应用作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 徐秀花， 孙家林 山东大学机械工程学院,山东,济南,250061 传动技术 DRIVE SYSTEM TECHNIQUE )参考文献(10条) 1.梁尚明;张均富 摆动活齿减速器箱体的有限元模态分析[期刊论文]-机械设计 .梁尚明;徐礼钜 摆动活齿减速器多目标模糊优化设计 2002 3.刘文超;文昌俊 滚柱活齿传动可靠性分析[期刊论文]-湖北工学院学报 .徐礼钜;梁尚明 滚柱活齿行星减速器强度的模糊可靠性设计 5.徐礼钜;梁尚明 摆动活齿传动计算机辅助设计机械传动 6.张均富 摆动活齿传动的振动及模糊可靠性设计研究[学位论文] 2002 7.赵松年;佟杰新 现代设计方法 1999 8.丁茹 摆动活齿传动的中心齿轮参数化设计 2002 9.陈和仲 摆动活齿传动内齿圈齿形求解新方法[期刊论文]-四川大学学报(工程科学版) .曲继方 活齿传动理论 1992本文读者也读过(10条) 1. 徐秀花.孙家林.姜洪奎 活齿减速器中心轮齿形方程的求解与分析[期刊论文]-机械设计与研究) 2. 徐秀花.徐卫平.孙家林.吴化勇.XU Xiu-hua.XU Wei-ping.SUN Jia-lin.WU Hua-yong 活齿中心轮齿形参数化设 计及NC加工方法[期刊论文]-机床与液压. 杨伟君.李瑰贤 滚柱活齿减速器的加工与实验研究[期刊论文]-哈尔滨理工大学学报) 4. 杜浩明.钮鑫钰.DU Haoming.NIU Xinyu 现代设计理论在液压设备设计中的应用[期刊论文]-上海电机学院学报 ) 5. 徐秀花 双级滚柱活齿减速器的研究[学位论文]2005 6. 徐秀花.孙家林 活齿中心轮齿廓曲线计算机辅助设计[期刊论文]-机械传动) 7. Wolfgang Runge.Gunther Bauer.Manfred Dornseiff.Dieter Gumpoltsberger 传动系统管理功能的发展[期刊 论文]-传动技术) 8. 郭毕佳.郭晓丹.杨文堤 三大现代设计理论异同比较[期刊论文]-武汉科技学院学报) 9. 董新蕊 凸轮激波活齿传动的理论分析及结构设计[学位论文]2007 10. 万耀青 关于现代设计理论与设计方法的思考[会议论文]-2001引用本文格式：徐秀花.孙家林 现代设计理论与方法在活齿传动中的应用[期刊论文]-传动技术 2004(3)
班 多激波余弦活齿传动 多激波余弦活齿传动 级:20 ...进行参数化建模和机 构运动仿真、运用现代设计方法的...创建理论齿廓曲线单击工具栏中的【样条曲线】选择...本文针对现代设计方法及其在工程机械中的应用和发展作...现代设计方法是基于设计理论形成的,因而更具科学性和...汽车传动系是汽车的主要组成部分,变速箱又是传动系...《现代设计理论与方法》课程教学大纲(东南大学)_工学...本课程以机构与机械传动的创新设计为研究对象,围绕...(3 学时) 平动齿轮传动机构 活齿减速带轮机构 ...关键词:汽车机械式变速器;齿轮计算;轴计算;传动轴...目前现代设计 方法所指的新兴理论与方法主要包括优化...三、现代设计方法在汽车设计中的应用 现代设计方法以...现代机械设计理论与方法的研究与应用摘要:阐述了机械设计学科的发展历史,现代机械...卧式铣床的设计首先要确定主传动系统的方案。 主传动系统的运动设计是运用转速图...机械制造设计及其自动化专业大三课程《现代设计方法》...3)可靠性设计:运用概率统计理论和方法,把设计变量...(a)传动图; (b)小齿轮; (C)大齿轮 解:1)...《活齿传动理论》课程读书报告我国于 1979 年提出了一种活齿波动传动装置,同时提出了“活齿”及“活齿传动” 的概念,在后来的十几年中,我国又相继提出了几十种...: 级: 现代设计方法 赵林
机制 083 班 郑晓 指导老师: 指导老师: 齿轮传动的可靠性优化设计摘要:本文介绍可靠性设计与优化设计有机结合的理论和方法。...坚持理论联系实际,坚持与机械制 造生产情况相符合,...进行参数化建模和机构运动仿真、运用 现代设计方法的...多激波余弦活齿传动运动学仿真 有关参数: (见附件)...
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二齿差摆杆活齿传动齿形设计与动力学研究
【摘要】：二齿差摆杆活齿是活齿传动的一种结构形式,不仅具有传统活齿承载能力强、传动效率高、结构紧凑和传动比范围广等一系列优点,还克服了偏心圆激波器在运转过程中有附加动载荷的缺点,实现了激波器的自平衡。本文对二齿差摆杆活齿传动的齿形设计、齿形特性分析、受力状态分析、动力学建模及分析和样机的建模及加工等各方面进行了比较系统的研究。本文首先设定摆杆的运动规律,推导了激波器和中心轮齿廓方程,统一了齿廓方程形式,实现摆杆活齿传动运行中摆杆的运动规律可控,探索活齿齿廓设计由传统的几何学设计向动力学设计的过渡。在齿廓设计的基础上探讨各设计参数对中心轮曲率半径变化趋势的影响,给出了中心轮等距齿形不干涉条件;分析两种传动形式下各参数对各压力角的影响。基于弹性小变形理论、弹性变形协调假设和赫兹接触理论计算了活齿啮合副受力和啮合点处的最大接触应力;分析了二齿差摆杆活齿传动各啮合刚度随啮合位置的变化规律,及各结构参数对啮合刚度的影响趋势。建立了二齿差摆杆活齿传动系统的动力学模型,计算了二齿差摆杆活齿传动系统动力学方程对应的定常系统的固有频率;基于Floquet理论和参激系统稳定性的特征值分析方法,对二齿差摆杆活齿传动系统动力学稳定性进行分析,给出了系统的动力稳定性区间,及增大稳定性区间的方法。利用SolidWorks建立了二齿差摆杆活齿减速器的零件模型并进行虚拟装配得到虚拟样机,运用Adams进行了二齿差摆杆活齿运动学仿真,验证传动比,从而验证模型的正确性。合理选择精度等级及公差配合绘制零件二维图纸,完成了实体样机的加工及装配。
【关键词】：
【学位授予单位】：燕山大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2016【分类号】：TH132.41【目录】：
摘要5-6Abstract6-11第1章 绪论11-19 1.1 课题来源及背景和意义11-13 1.2 活齿传动研究概述13-17
1.2.1 活齿传动齿形设计研究现状13-15
1.2.2 活齿传动动力学研究现状15-17 1.3 论文的主要内容17-19第2章 二齿差摆杆活齿传动齿形设计19-28 2.1 二齿差摆杆活齿传动原理19-20 2.2 激波器齿形设计20-21 2.3 中心轮齿形推导21-23 2.4 齿形方程同一化处理23-27
2.4.1 同一化理论齿廓方程的建立23-24
2.4.2 实际齿廓方程的建立24-27 2.5 本章小结27-28第3章 二齿差摆杆活齿传动齿廓特性分析28-44 3.1 理论齿廓曲率与曲率半径推导28-33
3.1.1 激波器理论齿廓曲率与曲率半径29-30
3.1.2 中心轮理论齿廓曲率与曲率半径30-31
3.1.3 曲率半径影响因素分析31-33 3.2 压力角分析33-43
3.2.1 Ⅰ类传动压力角分析34-35
3.2.2 Ⅱ类传动压力角分析35-37
3.2.3 各参数对压力角的影响因素分析37-43 3.3 本章小结43-44第4章 二齿差摆杆活齿传动受力分析44-58 4.1 二齿差摆杆活齿传动力学模型44-48
4.1.1 二齿差摆杆活齿传动力学模型简化44-45
4.1.2 摆杆活齿受力平衡方程45
4.1.3 活齿啮合副间变形协调方程45-47
4.1.4 摆杆活齿传动活齿啮合力求解47-48 4.2 二齿差摆杆活齿传动活齿啮合副间接触应力48-49
4.2.1 二齿差摆杆活齿啮合副接触应力计算模型48
4.2.2 活齿啮合副间接触应力分析48-49 4.3 摆杆活齿传动啮合刚度分析49-57
4.3.1 活齿啮合副间刚度分析模型49-51
4.3.2 啮合刚度实例分析51-52
4.3.3 啮合刚度K_(Hg)影响因素分析52-55
4.3.4 啮合刚度K_(Kg)影响因素分析55-57 4.4 本章小结57-58第5章 二齿差摆杆活齿传动参激振动分析58-76 5.1 二齿差摆杆活齿传动力学模型58-64
5.1.1 二齿差摆杆活齿传动力学模型简化58-59
5.1.2 各构件之间的相对位移59-60
5.1.3 动力学方程60-61
5.1.4 系统动力学方程61-62
5.1.5 系统固有频率62-64 5.2 刚度矩阵分析64-66
5.2.1 啮合频率分析64
5.2.2 刚度矩阵拟合模型64-65
5.2.3 刚度矩阵拟合实例分析65-66 5.3 Floquet理论在参激系统中应用66-68 5.4 二齿差摆杆活齿参激系统稳定性分析的特征值方法68-71 5.5 稳定性判定矩阵71-72 5.6 稳定性分析计算实例72-75
5.6.1 稳定性区间计算72-73
5.6.2 稳定性区间验证及动态响应求解73-75 5.7 本章小结75-76第6章 二齿差摆杆活齿样机建模及加工76-82 6.1 虚拟样机建模76-78
6.1.1 激波器和中心轮的三维造型76-77
6.1.2 摆杆活齿传动机构虚拟装配77-78 6.2 运动学仿真分析78-79 6.3 样机加工及装配79-81 6.4 本章小结81-82结论82-84参考文献84-91攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果91-92致谢92
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