三齿轮联动双曲柄四环板针摆行星减速器的动力学分析

论文摘要

双曲柄环板式针摆行星传动是一种很有应用前景的新型传动,它具有体积小、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,目前被广泛应用于运输、石油、化工、矿山、建筑、轻工等诸多行业中。随着高速、重载、轻量化和运转平稳的增加,减少疲劳和减轻振动噪声已经变得越来越重要,对齿轮传动系统振动和噪声理论与试验研究已经成为国内外研究的重要课题。本文作为国家自然科学基金项目《双曲柄环板式针摆行星传动动态响应优化设计及实验研究》的一部分,在已有的关于摆线针轮行星传动研究的基础上,主要围绕减少振动、降低噪声、改善动力学性能为出发点,对三齿联动双曲柄四环板针摆行星减速器进行动力学分析。将减速器分为若干个子结构,用集中质量法建立系统的弹性动力学模型,求解主要刚度并运用Matlab软件进行计算,得到系统的固有频率变化图,分析新老样机固有频率。同时,利用有限元分析软件Ansys对复杂结构环板和箱体进行模态分析,得出上述子结构的模态和振型。最后对新老样机模态分析的结果进行比较。运用东方振动测试软件DASP和国外先进的多通道噪声测试软件Artemis对减速器的老样机进行振动和噪声测试,并且将老样机的理论分析结果和实验测试结果进行了对照,提出相应的改进措施。建立考虑运动副间隙的系统动力学模型,并对减速器进行动力学分析计算,得出了动力学特性,讨论了运动副间隙对其动态性能的影响,为合理选择间隙大小提供了依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源及意义
• 1.2 国内外发展现状及分析
• 1.3 双曲柄四环板针摆行星减速器的工作原理及特点
• 1.4 本文的主要工作
• 本章小结
• 第二章 系统动力学模型的建立
• 2.1 机械系统动力学概述
• 2.2 减速器的动力学分析过程
• 2.3 三齿轮联动双曲柄四环板针摆行星减速器动力学模型的建立
• 2.3.1 动力学模型的简化
• 2.3.2 渐开线齿轮的动力学模型
• 2.3.3 曲柄轴模型的建立
• 2.3.4 环板模型的建立
• 2.3.5 摆线轮和输出轴模型的建立
• 本章小结
• 第三章 动力学模型求解方法介绍及固有频率的求解
• 3.1 模型的求解方法介绍
• 3.1.1 动力学模型的求解方法
• 3.1.2 Matlab 软件简介及求解计算过程
• 3.2 系统主要刚度计算
• 3.2.1 轴承刚度计算
• 3.2.2 渐开线齿轮刚度计算
• 3.2.3 摆线针轮啮合刚度计算
• 3.3 新老样机的固有频率计算
• 3.3.1 老样机的固有频率计算
• 3.3.2 新样机的固有频率计算
• 本章小结
• 第四章 环板和齿轮箱体有限元模型的建立及固有频率的求解
• 4.1 有限元分析简介
• 4.1.1 有限元概念及简介
• 4.1.2 ANSYS 基本知识
• 4.1.3 ANSYS 分析步骤
• 4.2 模态分析概念及过程
• 4.2.1 模态分析的基本概念
• 4.2.2 模态分析的过程
• 4.3 环板的模态分析
• 4.3.1 老样机环板的模态分析
• 4.3.2 新样机环板的模态分析
• 4.4 箱体的模态分析
• 4.4.1 老样机箱体的模态分析
• 4.4.2 新样机箱体的模态分析
• 本章小结
• 第五章 减速器的振动和噪声测试及结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 噪声的产生原因分析
• 5.3 测试的实验设备和方法
• 5.4 理论与实验结果分析和改进建议
• 本章小结
• 第六章 运动副间隙对减速器动力学性能的影响
• 6.1 研究间隙动力学的必要性以及研究现状
• 6.2 间隙系统动力学的研究方法
• 6.3 环板的运动学分析
• 6.4 环板的动力学分析
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢