【摘要】：少齒差行星齒輪傳動(dòng)特別是擺線針輪行星傳動(dòng)由于具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、傳動(dòng)效率高和承載能力大等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在冶金機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、工程機(jī)械、化工機(jī)械和紡織機(jī)械等動(dòng)力傳動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)由于其多齒嚙合的特點(diǎn)使誤差均化效應(yīng)明顯有利于提高傳動(dòng)精度，近年來也越來越廣泛地應(yīng)用于精密傳動(dòng)領(lǐng)域。為了適應(yīng)各工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展對(duì)齒輪傳動(dòng)高定位精度和低振動(dòng)水平的要求，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者也越來越多地關(guān)注齒輪動(dòng)力學(xué)的研究。二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動(dòng)是根據(jù)齒輪傳動(dòng)中的二次接觸現(xiàn)象，利用二次包絡(luò)方法形成的一種新型行星齒輪傳動(dòng)。二次包絡(luò)共軛嚙合副的主要特點(diǎn)是雙線接觸且具有優(yōu)良的嚙合特性。系統(tǒng)深入地對(duì)二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動(dòng)的嚙合特性和動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行研究，對(duì)于開發(fā)設(shè)計(jì)具有高效率、高精度和低振動(dòng)等高性能的新型行星齒輪傳動(dòng)形式，具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。 本文主要針對(duì)二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動(dòng)的共軛嚙合副、嚙合特性、動(dòng)力學(xué)理論分析和動(dòng)力學(xué)測(cè)試等方面進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下： （1）根據(jù)微分幾何和齒輪嚙合原理，對(duì)二次包絡(luò)擺線行星傳動(dòng)共軛嚙合副的嚙合特性進(jìn)行了詳細(xì)研究；針對(duì)第二條接觸線具有優(yōu)良嚙合特性和雙線接觸對(duì)制造安裝誤差敏感的特點(diǎn)，提出了不完全擺線二次包絡(luò)共軛嚙合副，推導(dǎo)了其嚙合方程和齒廓方程，對(duì)其嚙合特性進(jìn)行了分析；將不完全擺線二次包絡(luò)嚙合副、二次包絡(luò)擺線嚙合副和普通擺線嚙合副的齒廓組成特點(diǎn)、接觸線和誘導(dǎo)法曲率進(jìn)行了對(duì)比分析，結(jié)果表明二次包絡(luò)嚙合副比普通嚙合副具有更加優(yōu)良的接觸特性，其中不完全擺線二次包絡(luò)嚙合副略優(yōu)于二次包絡(luò)擺線嚙合副；提出了拋物型二次包絡(luò)共軛嚙合副，給出了嚙合方程和齒廓方程。 （2）對(duì)二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，完成4臺(tái)套物理樣機(jī)的試制；選取一臺(tái)兩級(jí)封閉式二次包絡(luò)擺線行星傳動(dòng)樣機(jī)作為研究對(duì)象，分析了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、嚙合副特點(diǎn)和各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，根據(jù)行星齒輪傳動(dòng)調(diào)制模型，計(jì)算了兩級(jí)傳動(dòng)的嚙合頻率和邊帶頻率。 （3）對(duì)二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)理論分析：根據(jù)赫茲接觸理論建立了二次包絡(luò)擺線共軛嚙合副的剛度計(jì)算模型，推導(dǎo)了法向剛度、力臂和扭轉(zhuǎn)剛度的計(jì)算公式；計(jì)算了試驗(yàn)樣機(jī)中二次包絡(luò)擺線嚙合副的輪齒扭轉(zhuǎn)嚙合剛度，并與普通擺線針輪行星傳動(dòng)進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明二次包絡(luò)嚙合副的嚙合剛度具有較大的波動(dòng)值，但平均值也較大；利用集中參數(shù)法建立了試驗(yàn)樣機(jī)五自由度扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模型，推導(dǎo)了動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算了自由振動(dòng)下的固有頻率和模態(tài)，以時(shí)變嚙合剛度變化激勵(lì)，用龍格-庫(kù)塔法對(duì)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行了求解，分析了樣機(jī)中各構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，將求解出來的樣機(jī)固有頻率與各構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)與采用普通擺線針輪行星傳動(dòng)的情況進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果表明兩種情況固有頻率和模態(tài)基本相同，采用二次包絡(luò)擺線嚙合副的樣機(jī)具有更小的振動(dòng)。 （4）針對(duì)二次包絡(luò)少齒差行星齒輪傳動(dòng)研究樣機(jī)，搭建了動(dòng)力學(xué)測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，主要包括模態(tài)測(cè)試、平移振動(dòng)測(cè)試、輸出端盤扭轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)試；對(duì)試驗(yàn)中觀察到的調(diào)制現(xiàn)象進(jìn)行了分析，并與理論結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與理論分析結(jié)果取得了較好的一致性；對(duì)輸出端盤扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明第一級(jí)齒輪傳動(dòng)的嚙合振動(dòng)在整機(jī)振動(dòng)中起主要作用。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TH132.41
【圖文】：

差行星傳動(dòng)裝置，相關(guān)技術(shù)也有了較大的發(fā)展。具有代表性的典型新型少齒差行星傳動(dòng)裝置主要有 RV 減速器、Twinspin 減速器、Dojen 減速器、FA 減速器、擺線鋼球減速器、零干涉微滑動(dòng)精密減速器、三環(huán)減速器、錐形擺線減速器、擺線型永久磁齒輪減速器和 EV 輪內(nèi)馬達(dá)擺線減速器等。RV 減速器是日本 Nabtesco 公司最初為機(jī)器人關(guān)節(jié)手臂設(shè)計(jì)開發(fā)的，是在擺線針輪行星傳動(dòng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型傳動(dòng)。該傳動(dòng)為兩級(jí)傳動(dòng)，第一級(jí)為漸開線直齒行星齒輪傳動(dòng)；第二級(jí)為擺線針輪行星傳動(dòng)，為少齒差行星齒輪傳動(dòng)。由于該減速器同時(shí)嚙合齒數(shù)較多，所以具有小型、輕量特點(diǎn)的同時(shí)，也具有高剛性、耐過載的特點(diǎn)。由于該減速器的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和慣性很小，所以具有良好的加速性能，可實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證正確的位置精度。該減速器已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)用機(jī)械手、機(jī)床、裝配裝置、搬運(yùn)裝置等領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。日本批量化生產(chǎn)的 RV 減速器的傳動(dòng)誤差和回差已穩(wěn)定達(dá)到 1 角分以內(nèi)。國(guó)內(nèi)從二十世紀(jì)九十年代開始進(jìn)行了相關(guān)研究已經(jīng)研制出 RV 減速器樣機(jī)，但總體性能與國(guó)外相比尚有較大差距。目前國(guó)內(nèi)使用的 RV 減速器主要依賴進(jìn)口。RV 減速器如圖 1.1 所示。

圖 1.4 FA 減速器Fig.1.4 FA gear reducer速器可以看作是普通擺線針輪行星減速器變型：將線溝槽，以鋼球?yàn)榻橘|(zhì)實(shí)現(xiàn)兩輪齒廓的嚙合。該擦。雙擺線鋼球減速機(jī)構(gòu)中兩個(gè)擺線盤可以施加始終保持接觸，從而處于無間隙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。該傳要用于小型機(jī)器人及傳力較小的精密傳動(dòng)。安子軍系列系統(tǒng)而深入的研究。圖 1.5 為日本 Kamo 公司減速器。

圖 1.4 FA 減速器Fig.1.4 FA gear reducer擺線鋼球減速器可以看作是普通擺線針輪行星減速器變型：將針齒改為鋼球，擺線齒輪改為擺線溝槽，以鋼球?yàn)榻橘|(zhì)實(shí)現(xiàn)兩輪齒廓的嚙合。該傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)為傳動(dòng)為滾動(dòng)摩擦。雙擺線鋼球減速機(jī)構(gòu)中兩個(gè)擺線盤可以施加一定的預(yù)緊力，使?jié)L動(dòng)體與滾道始終保持接觸，從而處于無間隙運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。該傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍為 1/5-1/50，主要用于小型機(jī)器人及傳力較小的精密傳動(dòng)。安子軍等[118-120]對(duì)該傳動(dòng)形式進(jìn)行了一系列系統(tǒng)而深入的研究。圖 1.5 為日本 Kamo 公司平行軸和交錯(cuò)軸形式的擺線鋼球減速器。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2772495