宁林飞, 李美求, 罗竞波

(长江大学机械结构强度与振动研究所，荆州 434023)

随着航空航天、机器人工业、石油钻井以及交通运输等工业领域的高速发展，工业领域对活齿传动机构的结构尺寸、承载能力、传动效率、传动比范围提出了更高的要求[1-2]。目前，中外学者针对活齿传动机构的传动性能[3-6]、强度计算[7-9]、模态分析[10-12]、力学特性[13-15]及动力学仿真[16-17]等方面进行了深入的研究。

其中，韩国学者Nam等[5]为机器人设计了一种球齿薄板减速器，通过分布在凹槽中的两排滚珠来降低减速器工作过程中的压应力，从而提高机器人的工作性能。李冲等[11]设计了一种大传动比微型活齿传动机构，兼顾考虑了啮合齿数变化引起的非线性效应，建立了活齿传动系统的非线性动力学方程。曹富林等[14]根据半无穷空间理论，应用范德华势函数，推导出活齿受范德华力的公式，建立了微型集成活齿传动系统中任一活齿不同啮合位置处的静力学方程。袁新梅等[15]研究了圆柱正弦活齿传动中主要结构参数对啮合副接触力的影响，总结出啮合副接触力大小和周期的变化规律。

上述研究成果不仅丰富了活齿减速器的类型，而且进一步完善了活齿传动机构的设计理论体系，拓宽了活齿传动机构在工业领域的应用范围。然而，关于平面正弦钢球传动机构接触力影响因素的研究却很少，使其在石油钻井行业中的应用缺少科学的理论依据。因此，以钢球接触力的影响因素为研究对象，建立力学模型，采用控制变量的方法，研究平面正弦钢球传动机构的基本结构参数对接触力特性的影响，并以此为基础归纳出平面正弦钢球传动机构设计中应当遵循的规律。……