谐波齿轮精确间隙分析可视化仿真.pdf

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1、第29卷第7期计算机仿真2012年7月文章编号：1006—9348(2012)07—0292—05谐波齿轮精确间隙分析可视化仿真张佼龙，周军，周凤岐，林鹏．(西北工业大学航天学院．西安陕西710072)摘要：研究谐波齿轮传动优化问题，渐开线齿廓代替齿轮共轭齿廓时，存在齿轮重叠干涉影响精度问题。为保证齿轮既不发生干涉又能实现精确传动，且提高计算精度与收敛速度，提出根据齿顶干涉检验法的自动优化算法。通过图形界面参数化设计进行迭代计算，快速精确计算出最小啮合间隙．并对齿廓啮合过程进行了可视化仿真。结果表明．优化结果啮合状况良好，明显提高了计算精度与收敛速度。最后，通过大量实例分析，得到

2、齿轮啮合过程中最容易发生干涉的转角，并采用变位修iF法进行修正。为谐波齿轮加工与检验提供参考依据。关键词：谐波传动；精确间隙；可视化仿真；变位修正中圈分类号：THl32．43文献标识码：AAccurateAnalysisofHarmonicGearClearanceandVisualSimulationZHANGJiao—long，ZHOUJun，ZHOUFeng—qi，LINPeng(CoHegeofastronautics，NorthwesternPolyteclmicalUniversity，Xi’allShanxi710072，China)ABSTRACT：Thispap

3、erfocusedonoptimizingtheharmonicdrive．Aimingattheproblemofthehishcomplexityandlowaccuracyofcalculationwhentheinvoluteprofiletakestheplaceofthegearconjugatetoothprofile，andinordertoimprovetheaccuracyandtheconvergencerate，thispaperproposedthetoothcrestinterferenceinspectionoptimiza-tionalgorith

4、mtoinsurethegearteethnotonlynon-intervenebutalsotransmitprecisely．TheminimummeshingclearanceWasestablishedrapidlyandaccuratelythroughtheprogrammingiterativecalculationviagraphicalinterfaceparametricdesign，andthemeshingprocessWasreproducedbythevisualsimulation．Thesimulationresultsshowthattheal

5、gorithmcsnobviouslyimprovetheaccuracyandtheconvergencerate．Finally，throushanalyzinglotsofcas荡。weidentifiedtheanglewheretheinterferenceusuallyoccurred，andusedthedeflectioncorrectiontocotreclthegear．Thepaperprovidessomereferencesforgearmachiningandinspection．KEYwORDS：Harmonicdrive；Precisecleara

6、nce；Visualsimulation；Denectioncorft∞tionl引言目前，谐波齿轮减速器以其结构尺寸小、传动效率高、减速比大等优点广泛应用于航空航天领域。根据谐波齿轮传动原理，柔轮与刚轮齿廓之一选为渐开线齿廓，另一共轭齿廓并非也是渐开线齿廓。文献[1]一[5]采用区间干涉检验法针对共轭齿廓啮合进行了设计优化及仿真，然而共轭齿廓不仅与选定的齿形有关，而且与特征曲线的形状有关，且优化计算出的共轭齿廓往往形式复杂，不利于加工。因此，为简化加工工艺及采用渐开线齿轮的加工与检测设备，本文采用渐开线齿廓代替齿轮共轭齿廓。显然被选取的一对渐开线齿廓，必须是既不干涉，又满足运动

7、负载的传递要求。通过理论分析，计算及大量实践表明：齿廓重叠干涉大多发生在柔轮齿顶与刚轮对应齿廓、刚收稿日期：2011—06—20修回日期：2011—10—06·-——292--——轮齿顶与柔轮对应齿廓的啮合，因此，计算时只须验证齿廓齿顶处是否干涉即可。本文在以上基础上根据齿顶干涉检验法，建立起渐开线齿轮精确计算数学模型，并利用坐标转换方法通过图形界面参数化设计进行迭代计算及可视化仿真，得到齿轮啮合仿真曲线及转角变化曲线，并找到齿轮啮合可能发生干涉的区域，最后依据精度要求得到齿轮变