三齿轮板内啮合行星齿轮传动装置的设计与研究

三齿轮板内啮合行星齿轮传动装置的设计与研究

论文摘要

目前,由于各种原因在我国实际生产应用的各种机器人的高精度传动装置基本上还是进口产品。因此,研制出可替代进口的新结构高精度RV传动装置能够为国家节约大量外汇,为相关企业带来可观的经济效益和社会效益。三齿轮板内啮合少齿差渐开线行星齿轮传动装置属于RV传动,是一种体积小、传动比大,可用于机器人关节的精密传动装置,本课题目前已获得国家知识产权局实用新型专利授权,是属于自主创新的新型RV传动。本论文工作可为这种新型齿轮传动装置的研发和应用打下一定的基础,有利于打破发达国家的技术垄断,可促进我国高精度传动装置的设计水平,促进我国企业自主创新能力和竞争能力的提高。本文对三齿轮板内啮合少齿差行星齿轮传动装置进行设计与研究,主要完成该传动装置的参数设计、强度校核、图纸设计和外啮合齿轮三维有限元动态模拟计算分析。首先,根据啮合原理对传动装置主要零件进行参数设计,通过大量的文献资料阅读,先初步设计确定主要参数,然后用C语言编程对少齿差干涉的十几种干涉情况进行检验,在保证不发生干涉的情况下,结合相关文献,查表法和枚举优化法相结合,通过自编的C语言程序对参数进行优化设计,最终完成主要参数的设计。主要参数确定后,应用Pro/E对传动装置进行了三维设计,完成了传动装置所有零部件的三维图设计,并据此进行了Pro/E有限元模型造型;进行了基于Pro/E的新结构三齿轮板内啮合少齿差行星齿轮传动装置的设计环境的二次开发,建立适合于工程图的模板和基于族表技术的通用零件库。将Pro/E的全部三维图转换成AutoCAD中的二维工程图纸,完成了该传动装置装配结构图和零件图设计,并根据ISO标准完成了齿轮的强度计算。对由Pro/E建成的三维模型导入有限元分析软件ABAQUS中进行分析,应用ABAQUS对外啮合齿轮进行三维动态有限元模拟计算分析,模拟出整个啮合过程中接触应力、弯曲应力和等效应力的情况,生动地模拟出整个啮合过程各种应力的变化情况。并与传统计算方法所获得的接触应力、弯曲应力进行了比较。本文采用的设计方法、完成的图纸和研究成果可以应用于企业的产品设计与制造,可以在一定程度上缩短设计周期,减少设计成本,为三齿轮板内啮合少齿差渐开线行星齿轮传动装置应用于机器人关节打下一定的基础。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 内啮合少齿差行星齿轮传动装置简介
  • 1.2 课题研究的目的与意义
  • 1.3 三齿轮板内啮合少齿差行星齿轮传动装置的基本结构和工作原理
  • 本章小结
  • 第二章 本齿轮传动装置的设计与主要零件的强度计算
  • 2.1 少齿差干涉情况简介与计算时注意的问题
  • 2.2 C 语言编程实现少齿差干涉情况的检验
  • 2.3 内啮合少齿差行星传动的强度校核
  • 本章小结
  • 第三章 Pro/E 与 AutoCAD 在设计中的应用
  • 3.1 我国数字化应用的现状
  • 3.2 CAD/CAE 数字化技术在本研究中的应用
  • 3.3 Pro/E 简介
  • 3.4 基于 Pro/E 环境本传动装置的模板开发
  • 3.4.1 本传动装置Pro/e 的环境设置
  • 3.4.2 适合于本设计的实体零件模板创建
  • 3.4.3 适合于本设计的工程图模板创建
  • 3.4.4 适合于本设计的装配图模板创建
  • 3.5 本传动装置的虚拟装配
  • 3.5.1 装配设计的内容和地位
  • 3.5.2 虚拟装配
  • 3.5.3 装配设计的评价
  • 3.6 用族表技术建立适合于本设计的通用零件库
  • 3.6.1 族表介绍
  • 3.6.2 用族表创建外齿轮和深沟球轴承的通用零件库
  • 3.7 AutoCAD 简介
  • 3.8 应用 Pro/E 与 AutoCAD 设计传动装置的工程图
  • 3.9 有限元分析模型的生成
  • 本章小结
  • 第四章 有限元法及其工程分析软件
  • 4.1 有限元介绍
  • 4.1.1 有限元法的基本思想
  • 4.1.2 有限元法的特点
  • 4.2 有限元分析过程
  • 4.3 ABAQUS 软件简介
  • 4.3.1 ABAQUS 软件概述
  • 4.3.2 ABAQUS/CAE 的十大功能模块
  • 本章小结
  • 第五章 本传动外啮合齿轮的有限元计算及结果分析
  • 5.1 有限元模型建立
  • 5.2 接触定义及边界条件的确定
  • 5.3 有限元网格的划分
  • 5.4 对齿轮进行动态有限元分析
  • 5.5 齿轮MISES 应力、接触应力和弯曲应力分析
  • 本章小节
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录A 内齿轮干涉参数检验程序
  • 攻读硕士学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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