新型双曲柄少齿差环式减速机动态特性研究

论文摘要

双曲柄少齿差环式减速传动具有结构简单、传动比大、体积小、承载能力大、传动效率高等优点,近年来得到了迅速的发展,先后演变出多种结构形式,大量的应用在各行业的机械设备中。但该传动装置在高速、重载和大传动比情况下振动和噪声大、温升高及轴承早期破坏等问题,大大影响了其推广进程,成为亟待解决的关键技术难题。为了克服了目前环式减速机存在的不足,提出了由一级渐开线齿轮传动和一级渐开线少齿差行星传动组合而成的新型双曲柄少齿差环式减速传动。对该传动的传动原理、运动学特性进行了分析,设计出新型双曲柄少齿差环式减速机,分析传动系统的内部激励,建立齿轮—轴承—轴—箱体系统耦合振动分析模型,研究系统耦合动力响应,预估齿轮箱体的结构噪声。本文研究的主要内容如下:(1)提出了由一级渐开线齿轮传动和一级渐开线少齿差行星传动组合而成的新型双曲柄少齿差环式减速传动,设计出新型双曲柄少齿差环式减速机,建立了该减速机各零部件的三维实体模型,进行虚拟装配和干涉分析;(2)分析了齿轮系统的激励形式,研究了齿轮内部激励的形成机理及其时变性,建立了齿轮副三维动力接触有限元模型,得出了减速机传动系统的内部激励;(3)建立了新型双曲柄内齿环行星传动减速机齿轮—轴承—轴—箱体系统三维耦合有限元动力学分析模型,对减速机固有特性进行了分析,得到了箱体结构和整机的前20阶固有频率和振型;(4)利用振型叠加法对新型双曲柄内齿环行星传动减速机系统动态响应进行了分析,得出了在传动系统内部激励下的系统振动特征及箱体表面结构噪声,较全面地研究了该种减速机的动态特性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 双曲柄少齿差环式减速机的研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.4 小结
• 2 新型双曲柄少齿差环式减速机设计
• 2.1 新型双曲柄少齿差环式减速机结构
• 2.2 新型双曲柄少齿差环式减速机几何参数设计
• 2.2.1 总体设计参数的确定
• 2.2.2 第一级行星传动齿轮参数计算
• 2.2.3 第二级少齿差传动参数计算
• 2.3 新型双曲柄少齿差环式减速机实体建模
• 2.3.1 Pro/ENGINEER 简介
• 2.3.2 三维实体模型的建立
• 2.4 小结
• 3 齿轮系统内部动态激励数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 齿轮啮合内部动态激励产生机理
• 3.2.1 时变刚度激励
• 3.2.2 时变误差激励
• 3.2.3 啮合冲击激励
• 3.3 齿轮副动力学方程
• 3.4 齿轮传动内部激励数值模拟
• 3.4.1 轮齿三维有限元模型的建立
• 3.4.2 齿轮内部激励的数值模拟
• 3.5 小结
• 4 齿轮系统固有特性分析
• 4.1 引言
• 4.2 模态分析的理论和方法
• 4.3 系统耦合有限元模型的建立
• 4.4 箱体固有特性数值模拟
• 4.5 系统固有特性数值模拟
• 4.6 小结
• 5 齿轮系统动态响应和结构噪声分析
• 5.1 动态响应分析基本理论
• 5.2 齿轮系统动态响应数值模拟
• 5.3 系统结构噪声分析
• 5.4 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录