考虑轴承影响的摆线针轮传动动力学研究

发布时间：2017-05-02 00:00

  本文关键词：考虑轴承影响的摆线针轮传动动力学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以工业机器人用普通摆线减速器、RV减速器为对象,针对此类减速器转臂轴承长期在高副下工作且为易损件的特点,开展了对该类摆线传动减速器的刚性体与柔性体动力学建模,用理论结合仿真研究。全文主要研究成果如下:(1)分析了普通摆线针轮减速器的传动比与传动原理;创建了含轴承与不含轴承的普通摆线传动ADAMS动力学仿真对比模型;在具摩擦与阻尼下分析了轴承、扭矩与不同输入转速对针齿接触力响应的影响;揭示了扭矩与输入转速变化对轴承的载荷幅值的影响。(2)对RV减速器的结构原理与不同工况下的传动比进行了分析,对减速器中转臂轴承作用在曲柄轴与摆线轮上的作用力进行了推导分析;创建了具转臂轴承的RV减速器ADAMS动力学仿真模型;分析了具摩擦与阻尼下RV减速器中的转臂轴承整体的载荷变化规律、内部接触特性,分析了转臂轴承对RV减速器中摆线轮与针齿间接触力响应的影响,且通过仿真分析验证了理论计算的正确性。(3)通过在ABAQUS中确立分析类型、网格划分与添加约束,创建了转臂轴承的简化CAD与CAE模型;在计算获得的滚子最大接触力幅值随时间变化规律的基础上,在ABAQUS中实施了加载,分析了对应滚子的应力与应变;用Hertz接触理论计算了滚子的理论接触应力且与仿真进行了误差对比分析。(4)简要分析了滚动轴承的选用方法与常见失效形式;通过计算获得的RV减速器上转臂轴承最大合力对转臂轴承进行了疲劳寿命计算与静强度校核。本文用虚拟样机仿真与理论计算对比的方法,对工业机器人关节中两类常用的摆线减速器在计入轴承影响下进行了几何实体建模与仿真研究,为将来该类型减速器的相关动力学特性理论和实验研究奠定了基础。
【关键词】：轴承 摆线传动 ADAMS仿真 有限元分析 寿命计算
【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】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题的背景与意义9-10
• 1.2 齿轮传动发展概况与研究现状10-12
• 1.3 滚动轴承发展概况与研究现状12-13
• 1.4 本文主要研究内容13-15
• 第2章 考虑轴承影响的普通摆线传动动力学分析15-25
• 2.1 引言15
• 2.2 普通摆线减速器运动学特性分析15-18
• 2.2.1 普通摆线减速器的结构与原理15-16
• 2.2.2 减速器传动比计算与主要特点16-18
• 2.3 普通摆线针轮传动载荷理论分析18-20
• 2.3.1 针齿作用在摆线轮上的载荷18-19
• 2.3.2 转臂轴承与摆线轮间作用力19-20
• 2.3.3 滚动轴承径向载荷分布理论20
• 2.4 刚体动力学仿真分析模型的建立20-22
• 2.4.1 仿真模型非线性因素的假设21
• 2.4.2 动力学仿真模型约束的施加21
• 2.4.3 摆线轮三维实体模型的创建21-22
• 2.5 普通摆线传动模型仿真计算分析22-24
• 2.5.1 动力学仿真模型工况设置22
• 2.5.2 摆线轮与针齿间的作用力22-23
• 2.5.3 轴承滚动体的接触力分析23
• 2.5.4 理论计算与仿真对比分析23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 考虑转臂轴承影响的RV减速器动力学分析25-43
• 3.1 引言25
• 3.2 RV摆线减速器的运动学特性分析25-28
• 3.2.1 普通RV减速器的结构与原理25-27
• 3.2.2 普通RV减速器传动比与特点27-28
• 3.3 RV减速器转臂轴承载荷理论分析28-32
• 3.3.1 整机的传动比和功率分析28-29
• 3.3.2 转臂轴承对摆线轮的载荷29-30
• 3.3.3 转臂轴承对曲柄轴的载荷30-31
• 3.3.4 转臂轴承滚动体上的载荷31-32
• 3.4 RV减速器动力学仿真模型的建立32-33
• 3.4.1 RV动力学模型约束添加32
• 3.4.2 RV动力学模型参数设置32-33
• 3.5 RV减速器的运动学仿真分析与计算33-36
• 3.6 RV减速器的动力学仿真分析与计算36-40
• 3.6.1 轴承对减速器啮合力的影响36-37
• 3.6.2 减速器对轴承接触力的影响37
• 3.6.3 减速器上转臂轴承合力计算37-38
• 3.6.4 转臂轴承滚动体的载荷计算38-40
• 3.7 普通RV-80E减速器实体建模与装配40-42
• 3.8 本章小结42-43
• 第4章 转臂轴承上滚子的应力计算与有限元分析43-54
• 4.1 引言43
• 4.2 ABAQUS几种典型问题分析43-44
• 4.2.1 轴对称问题分析43
• 4.2.2 非线性问题分析43-44
• 4.2.3 接触问题的分析44
• 4.3 CAD与CAE模型的建立过程44-49
• 4.3.1 模型的网格划分45-46
• 4.3.2 材料参数的设置46
• 4.3.3 设置模型分析步46-48
• 4.3.4 相互作用的建立48-49
• 4.3.5 载荷与边界条件49
• 4.4 CAE模型的仿真与结果分析49-51
• 4.5 转臂轴承滚子理论应力计算51-53
• 4.5.1 Hertz接触理论51-52
• 4.5.2 理论应力计算52-53
• 4.6 本章小结53-54
• 第5章 轴承选用标准、工况分析与使用时长计算54-62
• 5.1 引言54
• 5.2 轴承的选用标准分析54-55
• 5.2.1 常用轴承的类型选择54-55
• 5.2.2 尺寸系列与内径选择55
• 5.3 轴承的工作状况分析55-58
• 5.3.1 轴承的载荷分布规律55-56
• 5.3.2 轴承元件的应力规律56-57
• 5.3.3 轴承的主要失效形式57-58
• 5.3.4 轴承的设计计算准则58
• 5.4 尺寸计算的基本概念58-60
• 5.4.1 基本的额定寿命58-59
• 5.4.2 基本额定动载荷59
• 5.4.3 当量动载荷计算59-60
• 5.5 减速器转臂轴承寿命计算60
• 5.6 减速器转臂轴承强度校核60-61
• 5.7 本章小结61-62
• 第6章 结论与展望62-63
• 6.1 结论62
• 6.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文67

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