二齿差摆杆活齿传动误差分析及动态响应研究

发布时间：2020-08-04 18:15

【摘要】：二齿差摆杆活齿传动中减速与输出机构的集成实现了高功率密度,活齿啮合副的周向均布并联组合方式实现了多齿啮合,摆杆活齿多局部自由度的引入实现了纯滚动接触,因而具有结构紧凑、减速比大、传动精度高、承载能力强等优点。而在多设计参数、多约束条件下,该传动的误差兼具组合性与随机性的特性越发突出,最终将影响装备执行装置的末端精度,并引起振动和噪声。因此,有必要对二齿差摆杆活齿传动的传动误差以及基于误差激励的动态响应进行研究。以单齿啮合模型为研究对象,采用速度瞬心法,推导了各啮合副的瞬时传动比;基于作用线增量法的基本原理,结合多齿啮合特性,构建了二齿差摆杆活齿传动机构的传动误差模型。通过数值分析,揭示了各项误差因素对机构传动误差的影响权重和敏感程度。根据误差的随机分布特性,推导了各项误差的抽样公式;在此基础上,采用蒙特卡洛模拟对传动误差值进行了统计分析,讨论了误差值及初始相位角的随机分布特性对传动误差数值分布的影响规律;最后通过实例探讨了精度设计方法。利用SolidWorks建立了二齿差摆杆活齿传动机构的三维样机模型;采用虚拟样机技术,借助Adams运动仿真验证了样机的准确性;通过对误差进行随机抽样,建立了3组不同精度设计方案的虚拟样机,结合运动仿真结果分析了各虚拟样机的传动误差变化规律与数值分布,并验证了精度设计方法的正确性。基于弹性小变形假设和变形协调理论,分析了活齿啮合副受力;借助赫兹接触理论,得到了啮合刚度随激波器转角的变化规律;结合误差因素对啮合副法向位移的影响,计算了各啮合副的动态啮合力;在此基础上,根据集中参数法建立了计及刚度激励和误差激励的二齿差摆杆活齿传动扭转振动微分方程,应用龙格-库塔法对各随机误差影响下的输出轴角位移响应进行了对比分析。本文研究成果为有针对性地提高二齿差摆杆活齿传动机构的传动精度和动态性能、合理分配各构件的加工精度提供了理论参考,有助于提高该传动的设计质量。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH132.41
【图文】：

摆动活齿传动,活齿传动

现状动的发展及研究现状构型式最早是由德国学者于 20 世纪 30 年车转向机构中得到成功应用，随后其它各到了 80 年代，更多国家加入研究活齿传动利技术，发表了一些学术论文。进入二十中相当活跃的领域。工作尽管在我国起步较晚，但在理论与应学曲继方教授[6]对摆动活齿传动、滚柱(珠、平面滚珠传动等活齿传动的典型结构型体系，为我国活齿传动的发展奠定了基础

活齿传动,摆杆,二齿差,复数矢量法

图 1-2 一齿差摆杆活齿传动结构简图在二齿差摆杆活齿传动方面，赵纯可啮合原理，推导了二齿差摆杆活齿传动中进行了分析。梁尚明等[11]分析不同功率条温度对二齿差摆杆活齿传动结构模态的影宜亚丽等运用复数矢量法，通过设定对激波器与中心轮齿廓进行反向设计，建实现了传动过程的状态可控[12]；推导了两式，并运用正交试验法，分析了各设计参摆杆活齿传动为研究对象，通过设定三阶复数矢量法，推导出中心轮齿廓方程，并力角进行了分析[14]。在仿真研究方面，徐毅等[15]将机电一

二齿差,活齿传动,摆杆,整体模型

进行模型自检，保证模型无干涉，检查无误后保存，完成最终装配，样机整体装配效果如图4-2 所示。图 4-2 二齿差摆杆活齿传动样机整体模型4.1.2 运动仿真分析及样机模型验证本文采用虚拟样机分析软件 Adams 对所设计样机进行运动仿真及验证。为了提高虚拟样机仿真的效率，在导入模型前对其进行适当简化。由二齿差摆杆活齿传动的传动原理可知，其运动核心构件为激波器、摆杆活齿、中心轮和活齿架，而运动仿真仅需要这几个核心构件即可完成，其他构件对仿真结果的影响可忽略不计。同时在不计摩擦的前提下，活齿的转动对样机的运动无影响，故将摆杆活齿简化成一个构件。去掉运动核心构件中不影响仿真结果的圆角、倒角、销孔等特征，将轴承用转动副代替，简化后的三维实体模型保存为 parasolid(*.x_t)格式的文件。将二齿差摆杆活齿传动机构的简化模型导入 Adams 软件中，单位制设置为MMKS，材料设为 steel。由于样机为活齿架固定，激波器输入，中心轮输出，为了模拟出真实运动情况，定义活齿架和大地为固定约束，定义激波器、中心轮与活齿架之间为转动副；每个摆杆与活齿架在销孔位置定义转动副，活齿与激波器、中心轮之间选用基于 Impact 函数的接触。点击“Motion”为激波器输入端添加转速驱动，为了达到比较理想的仿真效果，定义激波器输入转速为“7200d*time*step(time,0,0,1,1)”，即输入转速在 1s 时间内从

【参考文献】