高效节能摆线钢球减速器运动仿真与有限元分析

发布时间：2017-11-23 12:08

  本文关键词：高效节能摆线钢球减速器运动仿真与有限元分析

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【摘要】：摆线钢球行星传动是近几年研发出的一种新型精密摆线传动装置,是利用活动的钢球作为传动介质代替传统齿轮传动中的轮齿,在一条由内、外摆线槽形成的循环滚道中做啮合运动,从而传递运动和动力。该传动装置可以通过轴向预紧装置使钢球和摆线沟槽之间始终保持接触,从而消除啮合副的间隙,实现无侧隙传动,并且钢球是滚动摩擦,能耗低,钢球和摆线槽的啮合数较多,传动效率高,是一种高效、节能的新型精密传动装置。本文基于摆线钢球行星传动的结构特点与传动原理,对摆线钢球行星传动的结构类型与传动比进行分析,分别用传统设计方法和优化设计方法对摆线钢球减速器的基本结构参数进行设计,选取一组最优的设计参数,利用计算机技术建立二级摆线钢球减速器的三维实体模型,并进行运动仿真及有限元分析,具体的工作有以下几个方面:(1)分析一级和二级摆线钢球行星传动的结构类型,然后分别计算一级和二级摆线钢球行星传动的结构类型的传动比,并选取了三组数据,对二级并联组合型式的传动比进行实例分析,最后简单介绍内、外摆线的理论曲线方程,钢球的位置方程。(2)选取Ⅰ型和Ⅳ型并联组合的二级摆线钢球减速器为研究对象,根据传动比、功率等初始条件,通过相关的计算公式,对摆线钢球减速器的基本设计参数进行传统计算。然后,基于遗传算法的理论,以体积最小和效率最高为多目标函数,建立二级摆线钢球行星传动的优化数学模型,并且在MATLAB中编写遗传算法的程序,优化出减速器最优的结构参数,将传统设计结果与优化设计结果、优化圆整的结果进行比较,得到一组最优的设计参数。(3)以最优的设计结果作为结构参数,对Ⅰ型和Ⅳ型并联组合的二级摆线钢球减速器的整体结构进行设计,利用Pro/E的参数化功能,建立二级减速器各个零件的参数化模型,通过Pro/E的组件装配功能,将减速器的各个零件进行装配,得到二级摆线钢球减速器的装配模型,为后续章节的分析提供实体模型。(4)利用ADAMS对Ⅰ型和Ⅳ型并联组合型式的装配模型进行运动仿真,得到偏心盘和输出盘的角速度和角加速度曲线,并对减速器的传动比进行验证。同时,建立Ⅰ型和Ⅲ型并联组合型式的二级摆线钢球减速器的实体模型,并将装配模型导入ADAMS中进行仿真分析,得到偏心盘和输出盘的角速度和角加速度曲线,对其传动比进行验证,验证二级减速器结构设计的是否合理。(5)利用Workbench对二级摆线钢球减速器进行有限元分析,以输入轴和摆线盘系统为研究对象,分析二级减速机构的变形、应力分布及接触情况。然后,对输入轴和摆线盘系统进行模态分析,提取其前6阶的固有频率及主振型,并对其模态特性进行了分析比较,进一步验证二级减速器结构设计的合理性,并为该减速器优化系统结构、避免共振、降低噪音和改善工作性能等方面提供参考。
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.46

【参考文献】

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本文编号：1218397