FA型摆线针轮行星传动齿形优化方法与相关理论的研究
发布时间：2020-06-28 06:39
【摘要】：摆线针轮行星传动具有传动比范围大、结构紧凑、可靠性高和寿命长等显著特点,因而获得了广泛的应用,研究也不断深入。该传动不仅广泛应用于通用传动领域,而且在微机械、机械人传动装置、精密机械传动、超小型传动、宇航设备,测量仪器、住宅智能化和高技术设备等方面有诱人的应用潜力。 在摆线针轮行星传动家族中,FA型摆线针轮行星传动变速器是一种新的传动装置。与一般的摆线针轮行星传动相比,它具有体积小、重量轻、传动比范围大、传动比的多样性、寿命长、刚度大、回转精度高、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列的优点。该传动设计采用了许多先进的理念和技术,应用一种创新的结构形式,因此该种FA型针摆传动有效地克服了传统的结构不足,提高了传递的功率和容量,提高了传递的精度。 论文对此进行了系统的综述和分析,并提出了论文的主要研究内容。针对该传动的结构特点,论文从理论上和实际应用两方面研究并解决了以下几个问题: 1.在摆线针轮行星传动摆线轮和针齿齿面受力分析理论方面,提出了一种更加适用于工程实际的齿面有隙啮合受力分析的方法。该方法可以比较精确地计算在整个传递过程中针齿和摆线轮齿面接触力的大小和变化范围。该方法既有效地克服了按标准齿形进行理论受力分析计算误差大的缺点,又证明文献[1]中提出的理论只计算了整个传递过程中针齿和摆线轮齿面接触力的其中一个位置,是本文方法的一种特例。 2.通过对摆线轮和针齿齿面受力分析有限元计算,证明了本文提出的受力分析方法的正确性。两种受力分析计算结果在针齿的受力、同时接触针齿、接触应力的数值分布上均呈现了一致性,且两者最大接触应力的误差在5%左右。 3.在销孔式输出机构受力分析方面,首次提出了一种采用有隙啮合原理进行柱销与摆线轮上的柱销孔之间接触力的计算理论与方法,并推导出一套完整的计算公式,利用该理论比较准确地获得了柱销在整个转动过程中受力的变化区间,以及各个针齿的参与传递扭矩区间。计算结果表明了本文的计算方法更加接近于工程实际。 4.齿面修形理论与方法是国外保密的核心技术,本文在调研各种修形方法的基础上,基于齿面接触状态最佳的原则,首次提出了“反弓齿廓”概念,并给出了利用“负移距+正等距”简单组合修形方法获得反弓齿廓的条件,反弓齿廓初始间隙的计算方法,并采用优化理论获得了最佳的反弓齿廓所需要的“负移距+正等距”组合修形量。受力分析计算结果表明,最佳的反弓齿廓的接触状态可以达到最佳的受力状态。 5.在对FA型针摆传动几何回差和动态回差深入分析的基础上,针对高精传动的特点,本文提出了采用“负等距+正移距”的修形方法可以获得“弓背齿廓”的方法,而“弓背齿廓”的回差可以通过选择不同的修形量来满足。本文还提出了通过搜索计算获得满足许用回差的“弓背齿廓”修形量的计算方法。 6.在FA型摆线针轮行星传动变速器的研究方面,利用本文所提出的理论和研究成果,采用优化设计理论,对FA型针摆传动中的结构主要参数进行优化设计,编制了相关参数优化软件,并以FA45-59型号为例进行了产品设计,并由合作厂生产出样机。整机性能实际试验的结果表明了本文研究方法的正确性。
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH132.41
【图文】：
三级传动从7500一658000)。2.传递的功率进一步提高。(如50系列的最大传动功率是110KW，80系列最大传递功率为183KW)。同时，传递的容量(单位体积所传递的扭矩)进一步提高。图1一1是50系列与4000系列、5000系列的体积比较。3.传递效率高。通用传动效率一般要超过91%，采用卧枕式结构或取消针齿套时，效率可以达到78%一82%。4.新的齿形结构的应用。采用了:二齿差结构、三齿差结构、复合齿形结构、针齿卧枕式结构[50卜[5’I等等;从摆线轮的数目上根据不同场合采用单片、两片、三片;并采用了有限元均衡设计、模拟设计等新方法，使得新系列的结构合理，齿形的利用率达到最佳。5.新6000系列是该公司2000年新近推出的新产品。和4000系列相比，传递扭矩增加12%，可以承受5倍额定扭矩的短期过载。特别是由于整体优化，整机的重量大幅度减少，提高了传递的容量(单位重量所传递的扭矩增加)，6000系列产品中集中地反映了该公司在21世纪的摆线传动研究最新成就。图1一1不同系列摆线针轮行星传动减速器外形比较Fjg.]一1VolumeeomParisonofrhevariousseriesofeyeloiderdueer
年代初开始应用到机器人、数控机床、自动化设备中。RV传动从结构上采用了针摆传动的特点，并较好地克服了传统结构中，由于外形尺寸限制造成的转臂轴承寿命不足的缺点，增加了装置的刚度，传递的功率增加，图1一2是RV传动的结构图，可以看出:该传动是针摆传动和渐开线齿轮传动的复合。图1一2RV传动装置结构示意图Fig.l一2SturetureofRVtnarsmission1.2.3AF型机器人用摆线针轮传动装置AF型高精度传动减速器2]I，[7’]是当今世界上最新发展的传动装置，它具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、刚度大、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列的优点。由于它较机器人中常用的谐波传动有较高的疲劳强度、刚度和寿命，而且回差精度高，因此该种AF型减速机在工业机器人传动中正在得到越来越多的应用.该装置是一种差动轮系，针齿壳、输入轴、柱销盘3个构件都既可以作为活动件，也可以作为机架固定。因此，选择不同构件作机架，实现6种不同的传动比(其中减速3种
本文编号：2732693
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH132.41
【图文】：
三级传动从7500一658000)。2.传递的功率进一步提高。(如50系列的最大传动功率是110KW，80系列最大传递功率为183KW)。同时，传递的容量(单位体积所传递的扭矩)进一步提高。图1一1是50系列与4000系列、5000系列的体积比较。3.传递效率高。通用传动效率一般要超过91%，采用卧枕式结构或取消针齿套时，效率可以达到78%一82%。4.新的齿形结构的应用。采用了:二齿差结构、三齿差结构、复合齿形结构、针齿卧枕式结构[50卜[5’I等等;从摆线轮的数目上根据不同场合采用单片、两片、三片;并采用了有限元均衡设计、模拟设计等新方法，使得新系列的结构合理，齿形的利用率达到最佳。5.新6000系列是该公司2000年新近推出的新产品。和4000系列相比，传递扭矩增加12%，可以承受5倍额定扭矩的短期过载。特别是由于整体优化，整机的重量大幅度减少，提高了传递的容量(单位重量所传递的扭矩增加)，6000系列产品中集中地反映了该公司在21世纪的摆线传动研究最新成就。图1一1不同系列摆线针轮行星传动减速器外形比较Fjg.]一1VolumeeomParisonofrhevariousseriesofeyeloiderdueer
年代初开始应用到机器人、数控机床、自动化设备中。RV传动从结构上采用了针摆传动的特点，并较好地克服了传统结构中，由于外形尺寸限制造成的转臂轴承寿命不足的缺点，增加了装置的刚度，传递的功率增加，图1一2是RV传动的结构图，可以看出:该传动是针摆传动和渐开线齿轮传动的复合。图1一2RV传动装置结构示意图Fig.l一2SturetureofRVtnarsmission1.2.3AF型机器人用摆线针轮传动装置AF型高精度传动减速器2]I，[7’]是当今世界上最新发展的传动装置，它具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、刚度大、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列的优点。由于它较机器人中常用的谐波传动有较高的疲劳强度、刚度和寿命，而且回差精度高，因此该种AF型减速机在工业机器人传动中正在得到越来越多的应用.该装置是一种差动轮系，针齿壳、输入轴、柱销盘3个构件都既可以作为活动件，也可以作为机架固定。因此，选择不同构件作机架，实现6种不同的传动比(其中减速3种
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1 关天民;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];大连交通大学;2005年
本文编号：2732693
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