双级封闭式摆线钢球行星传动运动学及固有特性分析

发布时间：2020-09-10 14:43

　　 双级封闭式摆线钢球行星传动是一种集大传动比、小型轻量化与零背隙于一体的精密传动机构,可广泛应用于电子半导体机械,机械手臂,多关节机器人,天文设备等需求精密传动及往复定位的领域。本文从节距角系数与封闭功率两方面研究了运动可行性,在此基础上研究固有特性与灵敏度,从而为结构设计与动态性能优化提供理论依据。以差动摆线钢球传动为研究对象推导出四种传动的传动比。根据两级钢球的位置方程,推导出节距角系数与行星盘齿数之间的关系式,得出传动比随节距角系数、输出盘齿数的变化规律。依据各构件转角对应的节距角数量关系,分析了节距角系数对传动性能的影响。应用Pro/E和Adams软件对四种传动进行了运动学仿真,绘制各构件角速度的变化曲线图。基于四种传动的功率离散图,推导出封闭功率与自锁区间,得出1型避开反向自锁区间时,齿数与设计参数之间的关系式。根据支路传动比与功率流之间的关系,得出大传动比与高效率的最优齿数组合。根据3型、4型传动结构的受力图,分析了封闭功率产生的原因以及所起的作用。根据赫兹接触理论,建立了8自由度无阻尼平移—扭转耦合动力学模型,推导出动力学方程。根据系统参数振动模型,求解了各阶固有频率与主阵型。绘制各阶固有频率随各构件轴承刚度、啮合刚度与质量变化的曲线图,分析了刚度和质量参数对各阶固有频率的影响。应用矩阵摄动法和求导法,分别求解了固有频率对刚度和质量参数的灵敏度,并绘制变化曲线图。通过对比分析,得出两种方法求解的各阶固有频率最敏感参数基本一致,验证矩阵摄动法求解灵敏度的正确性与简便性。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH132.425
【部分图文】：

一级减速发生圆半径(mm)01r 2 2 2 2一级减速钢球半径(mm)b1r 2 2 2 2二级减速短幅系数2k 0.4 0.4 0.4 0.4二级减速发生圆半径(mm)02r 2.5 2.5 2.5 2.5二级减速钢球半径(mm)b2r 2.5 2.5 2.5 2.5一级传动比1i 11 11 -11 -11总传动比 i 31 6 -5 -35节距角系数 f 2 3 3 2将不影响传动系统整体仿真的间隙调节机构、键槽、轴承挡圈省略。选取表 2-4各结构参数，在 Pro/E 中建立四种传动的三维实体模型，并进行正确装配与干涉检验，得 3 型传动分解爆炸图如图 2-5 所示。

将各零件视为刚体，各零件约束与载荷设的，故在中心盘与大地间施加固定副约束；轴偏心段之间、输出盘与大地之间设置为旋添加旋转副约束，并在约束处添加旋转驱内、外摆线槽之间多点接触导致的弹性变形线盘之间为接触力，接触力的计算方法为冲算公式为5 1/2k =4 × 1.127 × 10 × R/ 3，其中 R数为 1.5，最大阻尼系数为刚度系数的 0.1料属性、添加约束与载荷，即可得到四种转速为 6200deg/s，添加旋转驱动为角位移为 6000deg/s，3、4 型传动输入转速为 7置结果如图 2-6 所示。此时，系统中共有转驱动，88 个接触力。

燕山大学工学硕士学位论文实时更新动画，仿真完成之后再看回放即可。仿真结束后在 Adams 后处到四种传动输入轴、行星盘和输出轴的转速变化图，如图 2-7~图 2-10 所

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本文编号：2815942