2K-V型减速机动力学分析与振动实验研究

发布时间：2017-03-18 04:06

  本文关键词：2K-V型减速机动力学分析与振动实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：2K-V型行星传动是一种复合型少齿差行星传动,包括两级传动,第一级传动为渐开线直齿圆柱齿轮外啮合,第二级为摆线针轮内啮合。2K-V型减速机具有传动比大,刚度高,体积小,回差间隙小等优点,具有良好的应用前景,被广泛应用于各类机器人手臂关节处。本文对2K-V型减速机的主要动力学特性及振动测试实验进行了研究与分析。本文先介绍了2K-V型行星传动的原理及运动特性,推导了计算其传动比的公式,并对关键零部件进行了受力分析。对2K-V型减速机内部主要的线性激振源进行了分析。在已有的2K-V型减速机动力学模型的基础上,建立了2K-V型减速机整机系统振动模型,以2K-V320S型减速机为例推导出整机的自由振动方程,求解出了该系统的前二阶固有频率。通过振动测试实验,验证了所建立的振动模型的有效性。利用UG软件建立了2K-V型减速机的三维模型,定义各构件的材料参数,确定了各构件的质量和转动惯量。计算了行星轮和太阳轮的啮合刚度、摆线针齿的啮合刚度、滚动轴承的支承刚度。针对自主研发的高精度2K-V型减速机,开发了振动测试实验台,利用比利时LMS厂商的LMS SCADAS多功能数据采集测振仪以及配套的LMS Test.Lab软件,对自主研发的2K-V320S型减速机在工作状态下进行了振动测试实验,将采集到的时域信号进行FFT变换,得到减速机在工作状态下振动测试的频谱图。最后将自主研发的2K-V型减速机的振动测试数据与国外样机的振动测试数据进行对比,可以判断出自主研发的2K-V型减速机动力学性能。为评价自主研发的2K-V型减速机的动态特性提供了参考。实验表明:自主研发的2K-V减速机运转状态良好,处于较好的啮合状态,振动和噪音较小,与国外同型号减速机的动力学性能接近。
【关键词】：2K-V型减速机 激振源 动力学模型 固有频率 振动测试实验 频谱图
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题来源及意义9
• 1.2 2K-V型传动的背景和发展现状9-11
• 1.3 2K-V型减速机动力学特性及研究现状11-12
• 1.4 2K-V减速机振动测试实验研究及现状12
• 1.5 本文主要研究内容12-14
• 第2章 2K-V型减速机运动受力与激振源分析14-22
• 2.1 引言14
• 2.2 2K-V型减速机传动原理14-15
• 2.3 2K-V减速机齿轮啮合受力分析15-19
• 2.3.1 同步轮的受力分析15-17
• 2.3.2 摆线轮的受力分析17-19
• 2.4 2K-V型减速机激振源频率分析19-21
• 2.5 本章总结21-22
• 第3章 2K-V型减速机固有特性研究22-41
• 3.1 引言22
• 3.2 2K-V型减速机动力学模型22-25
• 3.2.1 太阳轮和同步轮的动力学方程23-24
• 3.2.2 曲柄轴动力学方程24
• 3.2.3 行星架的动力学方程24-25
• 3.2.4 摆线轮的动力学方程25
• 3.3 轮齿的啮合刚度25-29
• 3.3.1 摆线针轮啮合刚度25-27
• 3.3.2 单个针齿的刚度27
• 3.3.3 摆线轮单个齿的刚度27-28
• 3.3.4 摆线针齿啮合刚度28-29
• 3.4 渐开线直齿轮啮合刚度29-33
• 3.4.1 渐开线曲线段部分的弹性变形30-32
• 3.4.2 齿轮基体的弹性变形32-33
• 3.4.3 接触变形33
• 3.5 滚动轴承的刚度33-37
• 3.5.1 圆柱滚子轴承的刚度33-35
• 3.5.2 圆锥滚子轴承刚度35-37
• 3.6 各构件的质量及转动惯量37-38
• 3.7 2K-V型减速机的固有频率求解38-40
• 3.8 本章总结40-41
• 第4章 2K-V型减速机振动测试实验41-50
• 4.1 引言41
• 4.2 振动测试系统的组成41-45
• 4.2.1 振动测试实验台42-43
• 4.2.2 振动测试信号采集系统43-45
• 4.3 振动信号采集过程45-49
• 4.3.1 振动采集设备的连接45-46
• 4.3.2 LMS Test.Lab软件的设定46-49
• 4.4 本章总结49-50
• 第5章 振动测试信号的处理与分析50-65
• 5.1 引言50
• 5.2 振动测试信号的处理50-55
• 5.2.1 振动信号的预处理50-53
• 5.2.2 时域信号的数字滤波53-55
• 5.3 振动信号的频谱分析55-61
• 5.3.1 振动信号频域处理方法55-56
• 5.3.2 2K-V 型减减速机空载运运行频谱图图56-59
• 5.3.3 2K-V 型减减速机有载运运行频谱图图59-60
• 5.3.4 2K-V 型减减速机振动对对比实验60-61
• 5.4 随机振动信号频域分析方法61-63
• 5.5 振动速度的频谱图63-64
• 5.6 本章总结64-65
• 第6章 结论与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 后续工作展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文71-72
• 附录ⅠMATLAB程序72-74
• IIR数字滤波器72
• FIR数字滤波器72
• FFT变换72-73
• 随机信号谱分析73-74
• 附录Ⅱ国际标准ISO237274-76

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