【摘要】：本課題面向工業(yè)機(jī)器人等精密裝備對(duì)高精度、低振動(dòng)精密傳動(dòng)裝置的現(xiàn)實(shí)需求,以擺線鋼球傳動(dòng)為典型,通過(guò)揭示該傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)行為,明析動(dòng)態(tài)精度與動(dòng)態(tài)特性的內(nèi)在聯(lián)系。相關(guān)研究有助于建立擺線鋼球傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)精度的評(píng)價(jià)體系,以及形成評(píng)價(jià)方法,從而為系統(tǒng)動(dòng)態(tài)精度的控制策略提供指導(dǎo)。同時(shí),預(yù)期研究成果可為類似精密齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與制造提供參考,因此也具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。論文針對(duì)擺線鋼球傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題展開(kāi)研究,包括系統(tǒng)的集中剛度建模方法、固有特性、動(dòng)力穩(wěn)定性和非線性振動(dòng)特性。論文主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,介紹了擺線鋼球傳動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。分別對(duì)擺線鋼球嚙合副和十字鋼球嚙合副進(jìn)行了受力分析,并提出集中剛度建模思想。分別推導(dǎo)出單個(gè)擺線鋼球嚙合副和單個(gè)十字鋼球嚙合副的嚙合剛度,分別建立了擺線鋼球嚙合副和十字鋼球嚙合副的集中剛度模型,并進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。其次,對(duì)系統(tǒng)基本參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。綜合考慮平均嚙合剛度、軸承支撐剛度等因素,建立了擺線鋼球傳動(dòng)系統(tǒng)的7自由度平移-扭轉(zhuǎn)耦合動(dòng)力學(xué)模型,并基于牛頓第二定律推導(dǎo)出系統(tǒng)的線性動(dòng)力學(xué)微分方程。通過(guò)求解特征值問(wèn)題,得到系統(tǒng)的固有頻率與主振型,對(duì)主陣型進(jìn)行了分析。采用控制變量法,分析了主要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)固有頻率的影響,繪制出相應(yīng)的頻率變化曲線。接著,對(duì)時(shí)變嚙合剛度及嚙合誤差進(jìn)行了分析。綜合考慮時(shí)變嚙合剛度、阻尼和嚙合誤差等因素,推導(dǎo)出擺線鋼球傳動(dòng)系統(tǒng)非線性微分方程。介紹了動(dòng)力學(xué)方程解耦的基本知識(shí),接著利用正則模態(tài)矩陣對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了解耦,得到正則模態(tài)方程�；诙喑叨确ㄇ蠼饬讼到y(tǒng)的動(dòng)力穩(wěn)定性,計(jì)算出系統(tǒng)組合共振頻率,并得到了相應(yīng)的穩(wěn)定性邊界曲線,利用Matlab繪制出其邊界曲線,分析了主要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力穩(wěn)定性的影響。然后,對(duì)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行無(wú)量綱化處理,得到無(wú)量綱微分方程。探討了積分初值的選擇問(wèn)題,計(jì)算了系統(tǒng)的靜態(tài)變形。利用變步長(zhǎng)Runge-Kutta對(duì)系統(tǒng)的無(wú)量綱微分方程進(jìn)行求解,系統(tǒng)分析振動(dòng)位移、速度、相圖及龐加萊截面,分析系統(tǒng)的非線性動(dòng)態(tài)特性,并分析主要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)非線性特性的影響。最后,綜合考慮精度、強(qiáng)度及制造工藝等因素,介紹了擺線鋼球傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想了。給出了擺線鋼球傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)流程,并對(duì)設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行了詳細(xì)介紹。利用Solidworks對(duì)關(guān)鍵零件進(jìn)行了三維造型。按照設(shè)計(jì)思想與流程成功設(shè)計(jì)出樣機(jī),并試制成功。
【圖文】：

線鋼球傳動(dòng)的齒形為擺線形狀，完全不同于漸開(kāi)線齒形槽均位于端面上，同時(shí)以鋼球?yàn)橹薪轶w進(jìn)行運(yùn)動(dòng)傳遞。此重合度高、載荷分配復(fù)雜等特性。上述因素都為嚙合剛度帶來(lái)困難。因此，，有必要尋求一種有效的嚙合剛度激勵(lì)確的反映嚙合剛度激勵(lì)的變化規(guī)律和內(nèi)在本質(zhì)�？剂�，本章基于對(duì)擺線鋼球傳動(dòng)的原理、結(jié)構(gòu)及受力的分型。通過(guò)引入有效的集中剛度建模方法，依照從單個(gè)嚙合建模的流程，構(gòu)建了系統(tǒng)的集中剛度模型，為精細(xì)化動(dòng)力傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)組成與傳動(dòng)原理傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)組成擺線鋼球傳動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)圖，圖中 1 為輸入軸，2 為端蓋4 為十字盤，6 為行星盤，8 為中心盤，9 為輸出軸。擺線-輸出軸及其支承結(jié)構(gòu)、擺線鋼球傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和十字鋼球等

基于集中剛度法的擺線鋼球傳動(dòng)非線性動(dòng)力學(xué)研究。中心盤的右端面上為內(nèi)擺線槽，齒數(shù)為 Z2，如圖 2-2(a)所示。行星為外擺線槽，齒數(shù)為 Z1，如圖 2-2(b)所示。十字鋼球等速機(jī)構(gòu)由行與端蓋盤上的錐形槽及其間的鋼球組成。行星盤右端面與十字盤左數(shù)量與位置完全相同的水平錐形槽，十字盤右端面與端蓋盤左端面與位置完全相同的豎直錐形槽，十字盤左右端面的錐形槽相互垂直示。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2594474