本文關(guān)鍵詞：RV減速器熱—結(jié)構(gòu)耦合分析

  更多相關(guān)文章： RV減速器 擺線針輪傳動 有限元 熱-結(jié)構(gòu)耦合

【摘要】：機器人三大核心技術(shù)包括減速器、控制系統(tǒng)、伺服電機,而RV減速器作為機器人關(guān)節(jié)的一種越來越展現(xiàn)出其強大的優(yōu)越性。目前RV減速器市場被國外產(chǎn)品壟斷,國內(nèi)產(chǎn)品還處于產(chǎn)品研發(fā)試制階段,還不能形成大批量、系列化產(chǎn)品。國內(nèi)產(chǎn)品主要存在壽命短和回轉(zhuǎn)精度不高等問題。本文通過對RV減速器進行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析找到提高RV減速器壽命的方法。論文詳細介紹了RV減速器部分理論分析、有限元模型建立和熱-結(jié)構(gòu)耦合分析。主要內(nèi)容如下：1.根據(jù)RV減速器的傳動原理和工作方式,基于行星齒輪傳動比的計算,導(dǎo)出RV減速器各工作頻率的通用理論計算公式,為RV減速器各傳動零件旋轉(zhuǎn)頻率的計算提供了一種通用、快捷和有效的計算方法。2.根據(jù)齒輪嚙合原理和坐標(biāo)變換原理,建立了短幅擺線及擺線輪齒廓方程,利用MATLAB進行仿真分析,得到了短幅擺線凹凸特性、拐點、根切點、曲率、曲率半徑及擺線輪齒廓壓力角的變化規(guī)律。其中短幅擺線內(nèi)凹部分隨短幅系數(shù)的增大而縮小,根切點發(fā)生在外凸部分曲率半徑絕對值最小處,擺線輪不產(chǎn)生根切的最大針齒半徑隨短幅系數(shù)的增大而減小,擺線輪齒廓上各點的壓力角是變化的,齒頂和齒根部位壓力角大,拐點處壓力角較小。研究結(jié)果為擺線針輪行星傳動的設(shè)計制造提供了理論依據(jù)。3.通過將漸開線齒輪中的模數(shù)概念引入到擺線輪中,使擺線輪各參數(shù)的作用更加細化。對各參數(shù)的作用加以分類,找出影響傳動能力的參數(shù)有模數(shù)和短幅系數(shù)；影響傳力性能的參數(shù)有短幅系數(shù)、針齒半徑、傳動比。用MATLAB繪出各參數(shù)變化時的擺線輪齒廓壓力角的分布圖,得到最小壓力角隨各參數(shù)的變化規(guī)律,得出短幅系數(shù)對擺線輪最小壓力角的影響最大,針齒半徑影響較小,傳動比對最小壓力角的影響最小。這些規(guī)律使擺線輪的設(shè)計思路更加清晰,也對以后系列化產(chǎn)品中的擺線輪的設(shè)計提供理論基礎(chǔ)。4.結(jié)合前面擺線輪齒廓特性分析和擺線針輪傳動特性分析對RV減速器進行理論力學(xué)分析,找到了改善曲柄軸承受力的方法。增加曲柄軸數(shù)可以有效降低曲柄軸承的受力,良好的擺線輪壓力角使軸承受力相對平穩(wěn),增大曲柄軸分布圓半徑能減小軸承每個時刻的受力；這些分析為接下來的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析和整體的結(jié)構(gòu)改進提供理論基礎(chǔ)。5.利用ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言APDL對RV減速器進行參數(shù)化建模并進行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析,得到RV減速器的溫度場和應(yīng)力場,并對溫度場、擺線輪的應(yīng)力情況和軸承的應(yīng)力情況進行了分析。從溫度場可以看出,曲柄軸承處溫度最高。從應(yīng)力場可以看出,擺線輪針齒嚙合存在偏載現(xiàn)象,曲柄軸承(滾針軸承)和支撐軸承存在偏斜角的情況,對于滾針軸承來說,偏斜角是滾針磨損不均和擠裂的主要原因。搭建試驗臺對RV減速器的溫度場進行實驗驗證,實驗表明溫度場較為準(zhǔn)確。
【關(guān)鍵詞】：RV減速器 擺線針輪傳動 有限元 熱-結(jié)構(gòu)耦合
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH132.46;TP242
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國外RV減速器研究11-12
• 1.2.2 國內(nèi)RV減速器研究12
• 1.2.3 RV減速器熱-結(jié)構(gòu)耦合分析12-14
• 第二章 RV減速器理論分析14-39
• 2.1 概述14-15
• 2.2 RV減速器特征頻率計算15-20
• 2.2.1 輸出軸固定15-17
• 2.2.2 外殼固定17-20
• 2.3 擺線輪齒廓特性分析20-27
• 2.3.1 擺線方程及其齒廓的推導(dǎo)21-22
• 2.3.2 短幅擺線及其齒廓特性22-27
• 2.4 擺線輪傳動特性分析27-33
• 2.4.1 決定擺線輪形狀的參數(shù)28
• 2.4.2 齒廓參數(shù)對傳動性能的影響28-33
• 2.5 RV減速器受力分析33-38
• 2.5.1 曲柄軸承受力分析33-36
• 2.5.2 支撐軸承受力計算36-38
• 2.5.3 主軸承受力分析38
• 2.6 本章小結(jié)38-39
• 第三章 RV減速器熱-結(jié)構(gòu)耦合有限元分析39-54
• 3.1 概述39
• 3.2 熱-結(jié)構(gòu)耦合概念39-40
• 3.2.1 耦合場定義39-40
• 3.2.2 耦合場的分析方法40
• 3.3 有限元分析軟件介紹40-41
• 3.3.1 常用軟件介紹40-41
• 3.3.2 ANSYS軟件介紹41
• 3.4 RV減速器ANSYS熱-結(jié)構(gòu)耦合分析前處理41-46
• 3.4.1 材料選取41-42
• 3.4.2 單元類型選取42
• 3.4.3 模型建立及網(wǎng)格劃分42-46
• 3.5 RV減速器ANSYS熱分析46-49
• 3.5.1 熱分析理論46-47
• 3.5.2 發(fā)熱體功率計算47-48
• 3.5.3 計算設(shè)置及結(jié)果48-49
• 3.6 RV減速器ANSYS結(jié)構(gòu)分析49-53
• 3.6.1 結(jié)構(gòu)分析理論49
• 3.6.2 軸承彈性模量的計算49
• 3.6.3 計算設(shè)置及結(jié)果49-53
• 3.7 本章小結(jié)53-54
• 第四章 RV減速器熱分析實驗驗證54-57
• 4.1 熱分析實驗54-56
• 4.1.1 實驗對象和實驗器材54-55
• 4.1.2 實驗與仿真結(jié)果分析55-56
• 4.2 本章小結(jié)56-57
• 第五章 結(jié)論與展望57-59
• 5.1 主要結(jié)論57
• 5.2 研究展望57-59
• 參考文獻59-62
• 在學(xué)期間的研究成果62-63
• 致謝63

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