RV减速器的动力学特性研究及优化设计
发布时间：2022-10-15 17:37
RV减速器由于其结构紧凑、使用寿命长、传动性能稳定等特点,已经广泛应用于食品加工、机械重工、汽车制造、电子电气、物流搬运等行业。但我国对RV减速器的研究起步晚、研究不深入,生产制造出的产品性能不稳定,因此其动力学特性研究对改善性能具有重要作用。本文首先在分析RV减速器各零件传动原理基础上,利用转化轮系法对零件理论传动速度进行分类并推导系统的传动比、啮合频率值。然后推出该型减速器的简化力学模型,并分析了摆线盘与针齿的啮合力、轴承的受力情况。接着对RV减速器的零件和整体结构进行三维建模及装配并进行适当的简化,将简化后的几何模型导入Hypermesh中,利用六面体单元建立其有限元模型,分别对单个零件和整体结构进行有限元仿真与模态测试试验,模态结果表明该RV减速器的第一阶固有频率远离啮合频率。另外,本文建立了RV减速器的虚拟样机模型,根据速度合成原理、各点速度组成的差异性以及傅里叶变换得出结构的公转速度。动力学仿真结果表明各零件公转速度、自转速度都与理论情况吻合,针齿与摆线盘间接触力的变化曲线大致满足简谐曲线的变化规律,最大接触力与理论计算结果误差在允许范围内。最后为了优化减速器的啮合性能,以...
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究发展现状
1.2.1 RV减速器动力学特性研究现状
1.2.2 优化设计方法研究现状
1.3 论文主要内容与章节安排
第二章 RV减速器传动原理
2.1 引言
2.2 RV减速器的结构及其工作原理
2.2.1 零件在结构传动中的作用
2.2.2 摆线盘和其他零件的建模与简化
2.3 RV减速器传动比及啮合频率的计算
2.3.1 结构传动比及传动速度的计算
2.3.2 结构啮合频率的计算
2.4 摆线盘与针齿啮合力的计算及轴承的受力分析
2.4.1 摆线盘和针齿啮合力以及啮合应力计算
2.4.2 轴承受力分析
2.5 传动效率的计算
2.6 本章小结
第三章 RV减速器的模态分析
3.1 引言
3.2 模态分析理论
3.3 基于有限元技术的模态仿真
3.3.1 有限元仿真理论
3.3.2 有限元建模
3.3.3 有限元模态仿真的主要步骤
3.3.4 主要零部件模态仿真及其结果
3.4 模态实验
3.4.1 模态实验原理
3.4.2 主要零部件模态实验及其结果
3.5 整体结构模态仿真及其结果
3.5.1 模态仿真中轴承的简化方法
3.5.2 轴承刚度的计算
3.5.3 其他连接关系的处理
3.5.4 整体模态仿真结果
3.6 本章小结
第四章 RV减速器的动力学仿真
4.1 引言
4.2 动力学仿真流程
4.2.1 Adams软件介绍
4.2.2 模型导入及工作环境设置
4.2.3 运动副的设置
4.2.4 接触碰撞中相关参数的设置
4.2.5 驱动及负载的设置
4.3 仿真结果及理论对比
4.3.1 主要零部件速度特性分析
4.3.2 摆线盘与针齿间接触特性分析
4.4 本章小结
第五章 RV减速器的整体结构尺寸优化
5.1 引言
5.2 优化算法介绍
5.2.1 遗传算法原理介绍
5.2.2 fmincon单目标算法原理介绍
5.2.3 多目标算法原理介绍
5.3 优化变量的选择及优化目标的计算
5.3.1 优化变量的选择
5.3.2 质量优化数学模型的建立
5.3.3 啮合应力优化数学模型的建立
5.4 约束条件的建立
5.4.1 短幅系数K_1的约束条件
5.4.2 摆线盘轮廓线不根切的约束条件
5.4.3 摆线盘厚度的约束条件
5.4.4 针径系数K_2的约束条件
5.4.5 摆线盘与针齿啮合时的接触约束
5.4.6 针齿弯曲强度的约束条件
5.4.7 针齿分布圆半径R_p的约束条件
5.5 优化结果分析
5.6 本章小结
第六章 全文工作总结与展望
6.1 文章的主要工作与贡献
6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]动力学参数化可视化仿真软件研究与设计[J]. 杨新民,杨海根. 电子测量技术. 2016(12)
[2]基于MATLAB的有限元模型评估程序设计[J]. 余好文,王轲. 国外电子测量技术. 2016(10)
[3]基于多目标规划的连续钢桁梁预拱度设置研究[J]. 李佳莉,张谢东,陈卫东,徐顺莲,张行. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(02)
[4]RV减速机针摆传动齿面接触特性分析[J]. 黄津晶,吴锐,罗涛. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2015(06)
[5]基于ADAMS的RV减速器主轴承曲率半径系数优化[J]. 朱丙峰,雷晓春. 机械传动. 2015(10)
[6]基于MATLAB的RV减速器优化设计[J]. 郑红. 价值工程. 2015(25)
[7]RV减速器几何回差分析与系统参数优化设计[J]. 张诚,张建润. 机械设计与制造工程. 2015(08)
[8]工业机器人精密减速器综述[J]. 黄兴,何文杰,符远翔. 机床与液压. 2015(13)
[9]RV减速器动态特性研究综述[J]. 张丰收,张琳琳,刘建亭,祝鹏. 机械传动. 2014(08)
[10]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
博士论文
[1]精密数控机床及其典型结合面理论建模与实验研究[D]. 方兵.吉林大学 2012
[2]卫星夹层结构分析与结构设计研究[D]. 张铁亮.南京航空航天大学 2012
[3]FA型摆线针轮行星传动齿形优化方法与相关理论的研究[D]. 关天民.大连交通大学 2005
硕士论文
[1]基于遗传算法的摆线针轮减速器多目标优化设计[D]. 苏德瑜.湖南科技大学 2015
[2]RV减速器的动态特性分析[D]. 张琳琳.河南科技大学 2015
[3]RV减速器的传动精度分析[D]. 祝鹏.河南科技大学 2015
[4]RV减速器的误差建模与摆线齿廓修形[D]. 陈振宇.天津大学 2014
[5]RV减速器传动特性分析[D]. 张洁.天津大学 2012
[6]基于多体系统动力学的2K-V型摆线针轮减速器动态传动精度仿真分析[D]. 朱斌.重庆大学 2011
[7]风力发电机变桨轴承研究分析[D]. 黄文.重庆大学 2011
[8]基于供需平衡的济宁市水资源优化配置研究[D]. 李彦红.山东科技大学 2011
[9]机器人用RV减速器动力学性能分析[D]. 姜振波.大连交通大学 2010
[10]先进能源利用系统多目标优化方法研究及应用[D]. 陈玉宝.重庆大学 2010
本文编号：3691741
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究发展现状
1.2.1 RV减速器动力学特性研究现状
1.2.2 优化设计方法研究现状
1.3 论文主要内容与章节安排
第二章 RV减速器传动原理
2.1 引言
2.2 RV减速器的结构及其工作原理
2.2.1 零件在结构传动中的作用
2.2.2 摆线盘和其他零件的建模与简化
2.3 RV减速器传动比及啮合频率的计算
2.3.1 结构传动比及传动速度的计算
2.3.2 结构啮合频率的计算
2.4 摆线盘与针齿啮合力的计算及轴承的受力分析
2.4.1 摆线盘和针齿啮合力以及啮合应力计算
2.4.2 轴承受力分析
2.5 传动效率的计算
2.6 本章小结
第三章 RV减速器的模态分析
3.1 引言
3.2 模态分析理论
3.3 基于有限元技术的模态仿真
3.3.1 有限元仿真理论
3.3.2 有限元建模
3.3.3 有限元模态仿真的主要步骤
3.3.4 主要零部件模态仿真及其结果
3.4 模态实验
3.4.1 模态实验原理
3.4.2 主要零部件模态实验及其结果
3.5 整体结构模态仿真及其结果
3.5.1 模态仿真中轴承的简化方法
3.5.2 轴承刚度的计算
3.5.3 其他连接关系的处理
3.5.4 整体模态仿真结果
3.6 本章小结
第四章 RV减速器的动力学仿真
4.1 引言
4.2 动力学仿真流程
4.2.1 Adams软件介绍
4.2.2 模型导入及工作环境设置
4.2.3 运动副的设置
4.2.4 接触碰撞中相关参数的设置
4.2.5 驱动及负载的设置
4.3 仿真结果及理论对比
4.3.1 主要零部件速度特性分析
4.3.2 摆线盘与针齿间接触特性分析
4.4 本章小结
第五章 RV减速器的整体结构尺寸优化
5.1 引言
5.2 优化算法介绍
5.2.1 遗传算法原理介绍
5.2.2 fmincon单目标算法原理介绍
5.2.3 多目标算法原理介绍
5.3 优化变量的选择及优化目标的计算
5.3.1 优化变量的选择
5.3.2 质量优化数学模型的建立
5.3.3 啮合应力优化数学模型的建立
5.4 约束条件的建立
5.4.1 短幅系数K_1的约束条件
5.4.2 摆线盘轮廓线不根切的约束条件
5.4.3 摆线盘厚度的约束条件
5.4.4 针径系数K_2的约束条件
5.4.5 摆线盘与针齿啮合时的接触约束
5.4.6 针齿弯曲强度的约束条件
5.4.7 针齿分布圆半径R_p的约束条件
5.5 优化结果分析
5.6 本章小结
第六章 全文工作总结与展望
6.1 文章的主要工作与贡献
6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]动力学参数化可视化仿真软件研究与设计[J]. 杨新民,杨海根. 电子测量技术. 2016(12)
[2]基于MATLAB的有限元模型评估程序设计[J]. 余好文,王轲. 国外电子测量技术. 2016(10)
[3]基于多目标规划的连续钢桁梁预拱度设置研究[J]. 李佳莉,张谢东,陈卫东,徐顺莲,张行. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2016(02)
[4]RV减速机针摆传动齿面接触特性分析[J]. 黄津晶,吴锐,罗涛. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2015(06)
[5]基于ADAMS的RV减速器主轴承曲率半径系数优化[J]. 朱丙峰,雷晓春. 机械传动. 2015(10)
[6]基于MATLAB的RV减速器优化设计[J]. 郑红. 价值工程. 2015(25)
[7]RV减速器几何回差分析与系统参数优化设计[J]. 张诚,张建润. 机械设计与制造工程. 2015(08)
[8]工业机器人精密减速器综述[J]. 黄兴,何文杰,符远翔. 机床与液压. 2015(13)
[9]RV减速器动态特性研究综述[J]. 张丰收,张琳琳,刘建亭,祝鹏. 机械传动. 2014(08)
[10]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
博士论文
[1]精密数控机床及其典型结合面理论建模与实验研究[D]. 方兵.吉林大学 2012
[2]卫星夹层结构分析与结构设计研究[D]. 张铁亮.南京航空航天大学 2012
[3]FA型摆线针轮行星传动齿形优化方法与相关理论的研究[D]. 关天民.大连交通大学 2005
硕士论文
[1]基于遗传算法的摆线针轮减速器多目标优化设计[D]. 苏德瑜.湖南科技大学 2015
[2]RV减速器的动态特性分析[D]. 张琳琳.河南科技大学 2015
[3]RV减速器的传动精度分析[D]. 祝鹏.河南科技大学 2015
[4]RV减速器的误差建模与摆线齿廓修形[D]. 陈振宇.天津大学 2014
[5]RV减速器传动特性分析[D]. 张洁.天津大学 2012
[6]基于多体系统动力学的2K-V型摆线针轮减速器动态传动精度仿真分析[D]. 朱斌.重庆大学 2011
[7]风力发电机变桨轴承研究分析[D]. 黄文.重庆大学 2011
[8]基于供需平衡的济宁市水资源优化配置研究[D]. 李彦红.山东科技大学 2011
[9]机器人用RV减速器动力学性能分析[D]. 姜振波.大连交通大学 2010
[10]先进能源利用系统多目标优化方法研究及应用[D]. 陈玉宝.重庆大学 2010
本文编号：3691741
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