RV-550E型重载减速机动力学分析与研究

发布时间：2020-08-03 17:30

【摘要】：RV减速机作为机器关节传动中的核心零部件,其良好的性能是工业机器人关节运动的保障。近年来,由于国家在重型机器人、坦克装甲、航天航空精密传动、船舶推进系统等特殊领域的发展要求,高精度重载荷RV减速机的研发较为迫切。本文以RV-550E型减速机为例,对减速机的动力学性能进行研究,为减速机的优化设计以及后续的减振降噪提供一定的理论指导。本文在分析RV减速机传动原理的基础上,建立了减速机质量-弹簧模型。分析了各构件之间的运动关系,并利用拉格朗日方程建立了系统的振动微分方程。为了对RV-550E型减速机的固有特性进行分析,分别对系统内各构件质量和转动惯量进行计算;利用ISO公式对减速机内渐开线齿轮啮合刚度进行计算;利用Hertz公式建立了减速机中摆线针轮啮合刚度模型,并分析了不同输出力矩条件下摆线轮与针齿啮合刚度的变化规律。结合计算得到的减速机内各惯量参数和刚度参数,对系统的振动微分方程求解,得到了整机的固有频率和振型。通过对结构特征的灵敏度分析,得到了对固有频率影响较大的因素,并为减速机结构以及固有特性优化提供建议,研究表明:行星架转动惯量和支撑轴承刚度是对系统第一阶固有频率影响最大的参数。最后利用有限元软件建立了RV-550E型减速机虚拟样机,首先对核心零部件进行约束条件下的仿真模态分析,研究结果表明:在额定的工作条件下,系统各构件不会发生共振的现象。进一步对整机进行模态分析,将得到结果与前文通过数学模型计算得到的固有频率进行对比,并对二者产生误差的原因进行分析,误差可能来源于对模型的简化、网格划分密度以及边界条件的处理。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH132.46;TP242.2
【图文】：

0 60 120 180 240 300 360012345啮啮啮/°扭啮扭N·m/m图 3.8 单个针齿与摆线轮啮合扭转刚度随啮合角变化曲线 3.8 可见，单对齿扭转啮合刚度曲线在 180°位置处左右对称廓曲线的对称性。此外，在 0°和 180°时扭转啮合刚度为 0，产生的力与力臂在同一条线上，对摆线轮产生的力矩为 0。究不同输出力矩条件下等效扭转刚度的变化规律，给定 3 组输m、6866 N m 和 9310 N m）。根据式(3-31)、(3-32)以及摆线MATLAB 编程，得到 3 种输出力矩的条件下的初始间隙曲线 3.9 所示。

图 3.11 等效扭转啮合刚度变化曲线可知，摆线轮与针齿的等效扭转啮合刚度呈周期性变旋转周期相同。随着输出力矩的增大，摆线针轮啮合。图中三条曲线在 35°~ 95°以及 230°~ 265°出现等效输出力矩后参与啮合的齿数会增加，但在曲柄轴转增加的齿的扭转啮合刚度处于最小值区间，对整体。在曲柄轴转到 265°~ 350°间时，各齿的扭转啮合刚合刚度在变小而其余齿的扭转刚度在变大，其变化的度产生振荡，且力矩越大参与的齿数越多，振荡的范的固有特性进行计算时，选取输出力矩为 6866N·m 进针轮等效扭转啮合刚度的平均值为 4.98×108N·m/rad。理，可以将等效扭转啮合刚度转换为摆线针轮法向刚2 10( cos ) 3.15 10Tcr cr ck = k r γ= × N/m 轮节圆半径；γ 为摆线轮与针轮当量夹角[29]。

所给出的固有频率都为自振频率。真理论利用有限多个单元体、节点组成数学模型从而达到对物理模型的一种方法，具体是将集合模型离散成有限多个单元体，通过连接成一个整体，之后选择合适的函数和坐标对组合体进行描到整体的结构力学特性方程组，通过约束边界条件，求解得到似值。析而言，划分的网格质量越高，仿真建立的模型越接近于物理精度也就越高，同样，划分的单元越多计算时迭代的次数也就算机有较强的处理能力。在实际的有限元仿真过程中，为了能时间都到达相对合理的要求，需要对模型进行高质量的网格划多为不规则的形状，而不规则的边界条件会使得网格边界的密型导入到有限元软件时，可以先将模型进行适当的简化。本文程如图 5.1 所示。为提升网格质将模型导入到定义边界

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本文编号：2779964