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偏心轮推杆行星传动属于活齿传动,其基本结构由偏心轮、内齿圈、活齿(由推杆、内滚柱和外滚柱组成)、传动圈等组成。它具有传动比范围大、传动效率高、承载能力强和结构紧凑等优点,这些特征使其在工业上具有广阔的应用前景。
本学位论文对偏心轮推杆行星传动的传动原理、内齿圈齿廓及其结构特性、力学特性及啮合效率、强度理论、传动特性试验等方面进行了研究。
将偏心轮推杆行星传动简化为二自由度对心曲柄滑块机构,建立了内齿圈的理论齿廓和实际齿廓的参数方程;得到了内齿圈的三维实体造型;进行了传动过程的计算机动态模拟并给出了定传动比证明;用机构运动学方法,分别推导了传动圈固定和内齿圈固定时推杆的位移、速度和加速度方程,分析了偏心距P对运动学特性的影响。
提出了内齿圈齿廓范成加工装置的设计方案,在理论上证明了所提出的齿廓范成加工装置完全能够加工出偏心轮推杆行星传动所要求的内齿圈齿廓,并进行了齿廓范成加工过程计算机动态模拟;建立了内齿圈齿廓曲率半径和压力角的计算公式,分析了齿廓最小曲率半径ρmin、齿廓最小压力角αGmin与偏心距e、滚柱半径R1的关系;运用啮合传动齿廓修形理论,提出了内齿圈齿廓修形的原则和修形方法,分别建立了齿廓分段修形的齿廓中段、齿顶段和齿根段的修形增量函数,证明了修形后的齿廓在连接点处具有连续且光滑的特性,建立了修形后同时参与啮合的活齿数计算公式。
分析了推杆在传动圈导槽中形成双面和单面接触的条件,分别建立了移动副双面接触和单面接触的受力计算公式,提出了偏心轮推杆行星传动的受力变形协调方程,得到了活齿最大受力Fpmax、FQmax与偏心距e及滚柱半径R1的关系;推导了推杆双面和单面接触时单个活齿的啮合效率计算公式以及传动啮合效率计算公式,分析了传动啮合效率的影响因素。
建立了偏心轮与活齿啮合副以及内齿圈与活齿啮合副的接触强度计算公式,得到了影响偏心轮推杆行星传动接触强度的主要因素;分析了摩擦对偏心轮推杆行星传动强度的影响。
进行了传动特性试验。试验研究表明,传动比的理论分析正确,样机的传动比准确,传动精度高;实测机械效率与理论计算的传动啮合效率吻合较好,传动效率计算分析是可行的。
采用面向对象程序设计方法,利用计算机图形学原理和计算机仿真技术,在VisualBASIC6.0平台上开发了偏心轮推杆行星传动设计理论研究分析软件,能实现传动方案的传动原理分析、齿廓及其结构特性分析、力学特性分析、传动的效率分析、传动的强度分析。