FA型针摆转动齿廓修形原理研究

发布时间：2018-01-29 23:49

  本文关键词： FA型针摆传动 弓背齿廓 二齿差 偏心距修形 试验研究　出处：《大连交通大学》2013年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：FA型摆线针轮行星传动减速器是在传统的普通摆线减速器的基础上进行结构和技术改进的一种高精度传动减速器,具有体积小、高传动效率、高回转精度、高可靠性、承载能力强等诸多优点,因而其在工程领域具有十分广泛的应用前景。当FA型针摆行星传动应用于机器人传动时,对回转误差要求比较高,而摆线轮的齿廓修形是影响回转误差的关键因素,同时也影响着整机承载能力的高低。本论文就是对能同时保证高承载能力和高回转精度要求的FA型传动摆线轮修形的关键技术进行研究。论文的研究内容是国家自然科学基金项目“基于最佳齿廓设计理论的FA传动系列研究(No.50875029)”的一部分,本文对该传动系统通过采用理论分析与实验验证相结合的方法完成了FA型传动的关键技术研究。 本文通过研究理论摆线生成原理,研究并设计了反求摆线轮修形量系统,并通过反求日本某机型样机,获得了该机型的摆线轮修形方式,比较生成的摆线曲线和测量的齿廓点坐标,基本一致,证明了反求系统的正确性。根据反求日本某样机的摆线轮修形结果,确定日本采用的为标准齿廓。但考虑到我国加工、安装精度限制,摆线轮必须修形。因此需要深入研究摆线轮的修形方法,寻求既符合我国实际加工、安装水平,又能满足高回转精度和高承载能力要求的摆线修形齿廓。 本文在分别对各种单修形以及组合修形方式进行分析比较的基础上,建立了移距修形和等距修形时摆线轮与针齿的最先接触区间计算的数学模型,推导了最先接触区间左右边界点φTm、φTn的计算公式。深入研究了“负等距+正移距”组合修形方式形成的“弓背齿廓”组合修形,以同时满足高回转精度和高承载能力要求。建立了考虑针齿与针齿壳之间存在间隙时的针摆传动几何回转误差的数学模型,并进行了实例计算与分析,优化出满足预定设置的最小几何回转角要求下的“弓背齿廓”最佳修形量,并对针齿和摆线轮进行了齿面动态受力分析。 “弓背齿廓”虽满足高精度传动但承载能力相对较低,因此本文提出了在大传动比传动中采用二齿差结构,通过增加啮合齿对改善啮合状态以在保证高精度的同时还能具有较好的承载能力,并对此进行了理论分析,同时对实例理论计算分析与ANSYS有限元分析结果进行了对比验证,结果表明二齿差结构的“弓背齿廓”比一齿差结构的“弓背齿廓”具备更高的回转精度和承载能力。同时创新性提出了可以适用于二齿差结构的偏心距修形法,并进行了该种修形齿廓的回差及齿面受力等理论分析的研究,验证了该修形方式的可行性和应用优点,该修形方式可同时提高回转精度并提高承载能力。 按照优化的二齿差“弓背齿廓”,本文完成了FA45-29样机的研制,并对样机进行了回差、机械效率、温升、噪声和振动的综合试验方案的设计和试验分析,试验结果均满足日本FA型传动的性能要求。
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本文编号：1474690