本文關(guān)鍵詞：高效節(jié)能擺線鋼球減速器運(yùn)動(dòng)仿真與有限元分析

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【摘要】：擺線鋼球行星傳動(dòng)是近幾年研發(fā)出的一種新型精密擺線傳動(dòng)裝置,是利用活動(dòng)的鋼球作為傳動(dòng)介質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)齒輪傳動(dòng)中的輪齒,在一條由內(nèi)、外擺線槽形成的循環(huán)滾道中做嚙合運(yùn)動(dòng),從而傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。該傳動(dòng)裝置可以通過軸向預(yù)緊裝置使鋼球和擺線溝槽之間始終保持接觸,從而消除嚙合副的間隙,實(shí)現(xiàn)無側(cè)隙傳動(dòng),并且鋼球是滾動(dòng)摩擦,能耗低,鋼球和擺線槽的嚙合數(shù)較多,傳動(dòng)效率高,是一種高效、節(jié)能的新型精密傳動(dòng)裝置。本文基于擺線鋼球行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與傳動(dòng)原理,對擺線鋼球行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)類型與傳動(dòng)比進(jìn)行分析,分別用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對擺線鋼球減速器的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),選取一組最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù),利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立二級(jí)擺線鋼球減速器的三維實(shí)體模型,并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真及有限元分析,具體的工作有以下幾個(gè)方面:(1)分析一級(jí)和二級(jí)擺線鋼球行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)類型,然后分別計(jì)算一級(jí)和二級(jí)擺線鋼球行星傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)類型的傳動(dòng)比,并選取了三組數(shù)據(jù),對二級(jí)并聯(lián)組合型式的傳動(dòng)比進(jìn)行實(shí)例分析,最后簡單介紹內(nèi)、外擺線的理論曲線方程,鋼球的位置方程。(2)選�、裥秃廷粜筒⒙�(lián)組合的二級(jí)擺線鋼球減速器為研究對象,根據(jù)傳動(dòng)比、功率等初始條件,通過相關(guān)的計(jì)算公式,對擺線鋼球減速器的基本設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行傳統(tǒng)計(jì)算。然后,基于遺傳算法的理論,以體積最小和效率最高為多目標(biāo)函數(shù),建立二級(jí)擺線鋼球行星傳動(dòng)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型,并且在MATLAB中編寫遺傳算法的程序,優(yōu)化出減速器最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù),將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果與優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果、優(yōu)化圓整的結(jié)果進(jìn)行比較,得到一組最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)。(3)以最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)果作為結(jié)構(gòu)參數(shù),對Ⅰ型和Ⅳ型并聯(lián)組合的二級(jí)擺線鋼球減速器的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),利用Pro/E的參數(shù)化功能,建立二級(jí)減速器各個(gè)零件的參數(shù)化模型,通過Pro/E的組件裝配功能,將減速器的各個(gè)零件進(jìn)行裝配,得到二級(jí)擺線鋼球減速器的裝配模型,為后續(xù)章節(jié)的分析提供實(shí)體模型。(4)利用ADAMS對Ⅰ型和Ⅳ型并聯(lián)組合型式的裝配模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真,得到偏心盤和輸出盤的角速度和角加速度曲線,并對減速器的傳動(dòng)比進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí),建立Ⅰ型和Ⅲ型并聯(lián)組合型式的二級(jí)擺線鋼球減速器的實(shí)體模型,并將裝配模型導(dǎo)入ADAMS中進(jìn)行仿真分析,得到偏心盤和輸出盤的角速度和角加速度曲線,對其傳動(dòng)比進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證二級(jí)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的是否合理。(5)利用Workbench對二級(jí)擺線鋼球減速器進(jìn)行有限元分析,以輸入軸和擺線盤系統(tǒng)為研究對象,分析二級(jí)減速機(jī)構(gòu)的變形、應(yīng)力分布及接觸情況。然后,對輸入軸和擺線盤系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)分析,提取其前6階的固有頻率及主振型,并對其模態(tài)特性進(jìn)行了分析比較,進(jìn)一步驗(yàn)證二級(jí)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,并為該減速器優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、避免共振、降低噪音和改善工作性能等方面提供參考。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH132.46

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本文編號(hào)：1218397