摆线钢球减速器参数设计及振动分析

发布时间：2017-08-29 12:36

  本文关键词：摆线钢球减速器参数设计及振动分析

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【摘要】：随着现代工业的高速发展,市场对传动装置的要求也越来越高,特别是在精密机械领域,小体积、大传动比、高性能的传动装置需求量日益增加。传统的齿轮传动已难以满足各类特殊场合,使得新型传动机构成为了研究热门。 摆线钢球行星传动机构具有传动无回差、效率高、承载能力强、传动比大、结构紧凑等优点,对各类场合都有良好的适用性。为加快该类传动机构的实际应用和推广,论文针对其参数设计和运转时振动特性等问题进行了研究。主要完成了如下研究工作： 研究了摆线钢球行星传动原理,利用转化机构法推导了其传动比计算公式,分析了摆线钢球减速器设计时各关键参数的协同关系及其变化对传动性能的影响。借助Mathcad软件,动态仿真了内外摆线的生成及啮合过程。 研究了摆线钢球减速器的基本结构,并对其主要参数进行了设计。在Solidworks环境下建立了一级摆线钢球减速器的三维模型,并利用其产品设计系列化功能对摆线盘这一关键零件进行了参数化几何造型。 利用集中质量法,构建了一级摆线钢球减速器在有无配重两种情况的振动动力学模型,对其振动特性进行了研究,并推导了两种配重块的质径积计算公式。基于虚拟样机仿真软件Adams,对一级摆线钢球减速器有无配重两种情况,进行了运动学仿真。最后,建立了二级摆线钢球减速器的运动微分方程,并结合实例研究了其振动特性。 基于赫兹理论,研究了摆线钢球啮合副中钢球和摆线槽的变形形态及其求解方法,并推导了其刚度表达式。建立了摆线钢球啮合副和W机构啮合副的啮合刚度模型,对其啮合刚度进行了求解,并将其转化为等效扭转刚度。考虑输入轴、输出轴、W机构啮合副和摆线钢球啮合副的等效扭转刚度,利用集中质量法,构建了一级摆线钢球减速器的多自由度扭转振动系统模型,得到了其自由振动动态方程。
【关键词】：摆线钢球 行星传动 参数设计 振动 扭转刚度
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题背景与研究意义10
• 1.2 精密传动国内外研究现状10-12
• 1.3 摆线钢球传动研究现状12-15
• 1.3.1 摆线钢球传动概述12-13
• 1.3.2 摆线钢球行星传动国内外研究现状13-15
• 1.4 本文研究的内容及方法15-17
• 第2章 摆线钢球行星传动理论基础17-29
• 2.1 摆线的形成17-19
• 2.1.1 外摆线的形成方法17-18
• 2.1.2 内摆线的形成方法18-19
• 2.2 摆线的啮合原理及条件19-21
• 2.2.1 摆线齿廓的啮合原理19-20
• 2.2.2 短幅内外摆线啮合条件20-21
• 2.3 摆线的Mathcad仿真21-22
• 2.4 摆线钢球行星传动传动比的计算22-25
• 2.4.1 一级摆线钢球行星传动23-24
• 2.4.2 二级摆线钢球行星传动24-25
• 2.4.3 摆线钢球行星传动特性25
• 2.5 摆线钢球行星传动基本参数的选择25-28
• 2.5.1 动点数的选择26
• 2.5.2 滚圆半径的选择26-27
• 2.5.3 短幅系数的选择27-28
• 2.5.4 参数选择原则28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 摆线钢球减速器参数设计29-39
• 3.1 结构组成与工作原理29-31
• 3.1.1 一级摆线钢球减速器29
• 3.1.2 二级摆线钢球减速器29-30
• 3.1.3 结构特点30-31
• 3.2 摆线钢球减速器设计计算31-33
• 3.2.1 设计步骤31-32
• 3.2.2 零部件设计及计算32-33
• 3.3 摆线盘的参数化几何造型33-36
• 3.3.1 SolidWorks简介33
• 3.3.2 参数化几何造型过程33-36
• 3.4 摆线钢球减速器整体虚拟装配36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 摆线钢球减速器振动分析39-55
• 4.1 一级摆线钢球减速器无配重振动分析39-44
• 4.1.1 横向弯曲受迫振动分析39-42
• 4.1.2 单自由度扭转振动分析42-44
• 4.2 一级摆线钢球减速器有配重振动分析44-46
• 4.2.1 横向弯曲受迫振动分析44-45
• 4.2.2 单自由度扭转振动分析45
• 4.2.3 配重设计与计算45-46
• 4.3 一级摆线钢球减速器实例计算46-48
• 4.3.1 受迫扭振振幅计算47
• 4.3.2 无配重情况47
• 4.3.3 有配重情况47
• 4.3.4 结果分析47-48
• 4.4 一级摆线钢球减速器运动学仿真48-51
• 4.4.1 Adams简介48
• 4.4.2 模型导入48-49
• 4.4.3 约束添加49-50
• 4.4.4 仿真结果与分析50-51
• 4.5 二级摆线钢球减速器振动分析51-54
• 4.5.1 模型建立及求解51-53
• 4.5.2 实例计算53-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第5章 摆线钢球减速器多自由度扭振系统55-67
• 5.1 摆线槽及钢球刚度55-57
• 5.1.1 半宽度接触区55-56
• 5.1.2 钢球刚度56-57
• 5.1.3 摆线槽刚度57
• 5.2 摆线钢球副啮合刚度57-62
• 5.2.1 O-S-I接触状态啮合刚度模型58-59
• 5.2.2 I-S-O接触状态啮合刚度模型59-60
• 5.2.3 摆线钢球副等效扭转刚度60-61
• 5.2.4 等效扭转刚度的周期变化61-62
• 5.3 W机构啮合副啮合刚度62-64
• 5.3.1 W机构钢球及环形槽刚度62-63
• 5.3.2 W机构啮合副刚度模型63-64
• 5.3.3 W机构啮合副等效扭转刚度64
• 5.4 摆线钢球减速器的多自由度扭转振动模型建立64-65
• 5.5 本章小结65-67
• 第6章 总结与展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 攻读学位期间发表论文73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张鹏;安子军;杨作梅;;摆线钢球行星传动啮合副非线性力学性能研究[J];工程力学;2010年03期

2 安子军;张鹏;杨作梅;;摆线钢球行星传动系统参数振动特性研究[J];工程力学;2012年03期

3 张俊芳,余墨娟,周建军;用于机器人驱动的新型摆线传动技术[J];杭州电子工业学院学报;2002年03期

4 张学成;韩春学;于立娟;;直线接触蜗杆传动与蜗杆设计制造[J];机床与液压;2009年12期

5 李思益;双摆线钢球减速器原理设计及摆线沟槽的数控加工[J];机械设计与制造;1997年04期

6 周建军,陈子辰;摆线钢球行星传动接触疲劳强度研究[J];机械传动;2000年03期

7 安子军 ,王广欣;摆线钢球行星传动的模糊可靠性优化设计[J];机械传动;2004年05期

8 安子军;胡瑞雪;;摆线钢球行星传动齿廓误差的参数分析[J];机械传动;2007年02期

9 张以都，周有强;套筒滚子活齿传动的多齿受力研究[J];机械传动;1995年02期

10 戴红娟;周红良;曾励;;少齿差行星齿轮传动技术现状及发展[J];机械工程师;2005年12期

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本文编号：753336