双曲柄四环板针摆行星传动动态分析与针摆接触分析

论文摘要

双电机驱动双曲柄四环板针摆行星减速器是一种新型减速器。它是在分析比较以渐开线为齿形的诸多环板式减速器和常规摆线针轮行星传动各自优缺点的基础上创新研制的一种新型摆线针轮行星减速器。具有体积小、重量轻、传动比范围大、传动效率高、传动平稳、结构简单、承载能力大等诸多优点。目前，双曲柄环板式针摆行星传动尚处于研究阶段，所以针对减速器样机，对其进行动力学分析，振动与噪声测试以及针摆接触分析，对提出改进措施从而提高整机传动性能以及对机械工业的发展均具有重要的意义。本文在已有研究的理论基础上，主要围绕固有频率的计算和测试、振动和噪声的测试以及针摆接触仿真开展了相关研究。利用动态子结构的方法建立针摆行星传动系统的弹性动力学模型，分别列出各子结构的运动微分方程，系统总共39个自由度。计算出了系统的固有频率，为进一步分析双曲柄四环板式针摆行星传动的动力学行为，建立了理论分析方法。利用有限元分析软件Ansys对输入轴、环板、箱体进行模态分析，求解其固有频率和振型。并针对输入轴、环板固有频率的有限元计算结果与测试结果进行比较，确定上述子结构较准确的频率值和振型，为减振降噪提供了理论依据。应用东方振动测试软件和Artemis分析软件，对双电机驱动双曲柄四环板针摆行星减速器样机进行振动与噪声测试。确定了产生振动和噪声的主要原因，提出了改进措施和办法。在Ansys环境下对针轮与摆线轮啮合模型进行接触仿真。并从制造精度角度出发，分析摆线轮修形量，对针摆啮合接触应力和接触变形的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 绪论
• 一.课题的背景和意义
• 二.摆线针轮行星传动的国内外发展概况
• 三.四环板针摆行星传动的原理和特点
• 四.本文研究的主要内容
• 第一章 四环板针摆行星传动系统动力学模型的建立与求解
• 1.1 引言
• 1.2 双曲柄四环板针摆行星传动系统动力学模型的建立
• 1.2.1 数学模型的建立思想
• 1.2.2 输入轴子结构动力学模型的建立
• 1.2.3 内齿环板子结构动力学模型的建立
• 1.2.4 输出轴子结构动力学模型的建立
• 1.3 激励分析
• 1.4 动力学模型的求解
• 1.4.1 求解方法简介
• 1.4.2 开发环境概述
• 1.4.3 系统固有频率的求解
• 本章小结
• 第二章 子结构固有频率的计算与测试
• 2.1 引言
• 2.2 子结构固有频率的计算
• 2.2.1 内齿环板子结构固有频率的计算
• 2.2.2 输入轴子结构固有频率的计算
• 2.2.3 箱体子结构固有频率的计算
• 2.2.4 滚动轴承频率的计算
• 2.3 子结构固有频率的测试
• 2.3.1 环板子结构固有频率理论计算与测试结果比较
• 2.3.2 输入轴子结构固有频率理论计算与测试结果比较
• 2.3.2 箱体固有频率的测试
• 本章小结
• 第三章 齿轮箱的振动与噪声
• 3.1 引言
• 3.2 双电机驱动双曲柄四环板针摆行星减速器振动与噪声测试
• 3.2.1 齿轮箱振动测试分析
• 3.2.2 齿轮箱噪声测试分析
• 3.3 振动噪声分析结论与应对措施
• 本章小结
• 第四章 双曲柄四环板针摆接触分析
• 4.1 引言
• 4.2 针摆传动接触分析
• 4.2.1 Ansys/Ls-dyna简介
• 4.2.2 Ansys/Ls-dyna接触算法简介
• 4.2.3 Ansys/Ls-dyna接触类型简介
• 4.2.4 基于Ansys/Ls-dyna的内齿环板与摆线轮的接触分析
• 4.3 修形量误差对传动性能的影响
• 4.3.1 移距修形量对针摆传动的影响
• 4.3.2 等距修形量对针摆传动的影响
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 主要符号
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢