周加龙[1]2003年在《摆杆活齿传动的优化设计及建模仿真研究》文中指出活齿少齿差行星传动是一种用于传递两同轴运动的新型传动。它与一般少齿差渐开线行星传动和摆线针轮传动相比较，省去了W运动输出机构，使传动链明显缩短：克服了一般少齿差行星齿轮传动行星齿轮轴承寿命短的缺点；具有传动比范围广、传动效率高、承载能力强和结构紧凑等优点。摆杆活齿传动与推杆活齿传动相比，运动副之间的摩擦、磨损小，活齿与中心轮之间的压应力小，工作寿命长。与偏心摆动活齿传动相比，具有全滚动的优点，摩擦损失小。这些特征使摆杆活齿传动在工业上具有广阔的应用前景。本文应用摆杆活齿传动的等效机构，分析了活齿中心轮齿形的综合正解过程，给出了中心轮齿形的计算公式，探讨了摆杆活齿传动的受力分析、推导了作用在活齿上各力的计算公式，分析了活齿中心轮活齿齿形的曲率变化，提出了强度校核方法以及效率计算公式。研究了新型摆杆活齿传动的优化设计问题。给出了摆杆活齿传动的优化数学模型及优化设计方法。利用外罚函数法，以效率为目标进行了优化求解，分析求解了活齿传动各参数与效率的关系。利用LISP语言实现了中心轮实体零件的精确建模，并在叁维建模软件的基础上，建立了摆杆活齿减速器的虚拟样机，利用仿真方法，实现了摆杆活齿传动的运动状态仿真。在以有样机设计基础上，运用新观念，新思想，改进设计了摆杆活齿减速器，使之具有更多的优点，更易于这种减速器的市场推广，工程应用。
豆林瑞[2]2017年在《外激波摆杆活齿传动齿形设计与性能分析》文中认为外激波摆杆活齿传动是活齿传动的一种形式,不仅具有内激波活齿传动形式所具有的结构紧凑、传动比范围广、承载能力强以及传动效率高等一系列优点,相比较于内激波活齿传动形式,还具有齿形加工方便、易于提高齿形精度及齿面硬度等工艺特点。为丰富减速器种类,开发高效、高性能的减速装置,本文分别对外激波摆杆活齿传动齿形设计、齿形特性、活齿传动耦合刚度、虚拟样机仿真等方面进行了研究,并进行了样机试制。本文将摆线运动规律应用于外激波凸轮的齿形方程中,根据传动原理,推导得相应中心轮齿形方程。根据解析几何原理推导得激波凸轮和中心轮工作齿廓方程。以参数化齿形方程为基础,对中心轮的齿形曲率半径计算公式进行了推导,给出了中心轮等距齿形不干涉条件;对传动过程的压力角公式进行了推导,并给出了实例计算分析。在参数化齿形方程与齿形特性方程的基础之上提出了活齿传动耦合刚度的概念,对激波凸轮-活齿-中心轮啮合的传动过程中的转子振动传递刚度计算公式进行了数学建模与求解。并分析了结构参数的变化对耦合刚度的影响规律。在利用SolidWorks建立了外激波摆杆活齿传动的样机模型的基础之上,首先采用虚拟样机技术对模型进行了可行性验证。运用Adams进行了外激波摆杆活齿运动学仿真,验证传动比的稳定性,从而验证模型的正确性。运用Ansys workbench进行了虚拟样机运行过程中接触应力应变的分析,保证了样机设计的强度需求。最后完成了实体样机的加工及装配。
周犁林[3]2017年在《基于误差激励的二齿差摆杆活齿传动特性研究》文中进行了进一步梳理二齿差摆杆活齿传动属于活齿传动类的一种,它既继承了单激波摆杆活齿传动承载能力强、传动效率高、结构紧凑和传动比范围广等各种优点,又因双相激波器的几何结构在转动中无附加惯性力,所以对二齿差摆杆活齿传动系统的研究具有重要意义。本文对二齿差摆杆活齿传动系统的齿形设计、误差分析、扭转振动建模以及误差激励分析等方面进行了一系列的研究。本文在给定摆杆运动规律以保证摆杆运动时无冲击的基础上,基于机构反转法推算中心轮与激波器齿形方程;通过对曲率半径与摆幅系数关系式的探讨,得出摆幅系数对中心轮曲率半径的影响,并给出中心轮由理论齿廓到实际齿廓不产生干涉的条件;对系统传动角进行分析,确定摆幅系数对传动角的影响,得出具有良好传力性能的摆幅系数区间;基于速度瞬心法求出活齿与激波器、活齿与中心轮的瞬时传动比,并分析传动比的变化规律,确定摆幅系数对传动比的影响。根据二齿差摆杆活齿传动装置的构造原理,分析二齿差摆杆活齿传动装置误差产生的原因,并应用瞬时臂法求出活齿与激波器、活齿与中心轮啮合副误差模型,在啮合副误差模型的基础上建立系统的传动误差模型;通过各单项误差对传动误差影响的分析,找出影响系统传动误差较大影响因素;通过控制摆幅系数的变化,对传动误差模型进行数据分析,得出摆幅系数对传动误差的影响,并对传动链中的传动比的设计原则进行验证;通过对误差理论的分析,推导传动比与误差的关系,分析各单项误差对总体传动比的影响。比较集中参数法、有限元法以及递矩阵法叁种常用建模方法,在对传动系统做一系列假设与简化的基础上,依据对传动系统啮合副间的受力变形分析,获得系统的动态啮合力数学模型;从二齿差摆杆活齿传动受力平衡的基本理论为出发点,根据集中参数法建立传动系统关于误差激励扭转振动的动力学模型。利用MATLAB对二齿差摆杆活齿传动系统的扭转振动模型进行求解,对有误差激励与无误差激励时二齿差摆杆活齿传动系统的动态啮合力进行对比分析;对各单项误差激励的中心轮的位移响应进行分析对比,得出摆杆的长度误差是中心轮位移响应的最大影响因素。
郭辉[4]2018年在《二齿差摆杆活齿传动误差分析及动态响应研究》文中研究指明二齿差摆杆活齿传动中减速与输出机构的集成实现了高功率密度,活齿啮合副的周向均布并联组合方式实现了多齿啮合,摆杆活齿多局部自由度的引入实现了纯滚动接触,因而具有结构紧凑、减速比大、传动精度高、承载能力强等优点。而在多设计参数、多约束条件下,该传动的误差兼具组合性与随机性的特性越发突出,最终将影响装备执行装置的末端精度,并引起振动和噪声。因此,有必要对二齿差摆杆活齿传动的传动误差以及基于误差激励的动态响应进行研究。以单齿啮合模型为研究对象,采用速度瞬心法,推导了各啮合副的瞬时传动比;基于作用线增量法的基本原理,结合多齿啮合特性,构建了二齿差摆杆活齿传动机构的传动误差模型。通过数值分析,揭示了各项误差因素对机构传动误差的影响权重和敏感程度。根据误差的随机分布特性,推导了各项误差的抽样公式;在此基础上,采用蒙特卡洛模拟对传动误差值进行了统计分析,讨论了误差值及初始相位角的随机分布特性对传动误差数值分布的影响规律;最后通过实例探讨了精度设计方法。利用SolidWorks建立了二齿差摆杆活齿传动机构的叁维样机模型;采用虚拟样机技术,借助Adams运动仿真验证了样机的准确性;通过对误差进行随机抽样,建立了3组不同精度设计方案的虚拟样机,结合运动仿真结果分析了各虚拟样机的传动误差变化规律与数值分布,并验证了精度设计方法的正确性。基于弹性小变形假设和变形协调理论,分析了活齿啮合副受力;借助赫兹接触理论,得到了啮合刚度随激波器转角的变化规律;结合误差因素对啮合副法向位移的影响,计算了各啮合副的动态啮合力;在此基础上,根据集中参数法建立了计及刚度激励和误差激励的二齿差摆杆活齿传动扭转振动微分方程,应用龙格-库塔法对各随机误差影响下的输出轴角位移响应进行了对比分析。本文研究成果为有针对性地提高二齿差摆杆活齿传动机构的传动精度和动态性能、合理分配各构件的加工精度提供了理论参考,有助于提高该传动的设计质量。
邵苍[5]2016年在《二齿差摆杆活齿传动齿形设计与动力学研究》文中进行了进一步梳理二齿差摆杆活齿是活齿传动的一种结构形式,不仅具有传统活齿承载能力强、传动效率高、结构紧凑和传动比范围广等一系列优点,还克服了偏心圆激波器在运转过程中有附加动载荷的缺点,实现了激波器的自平衡。本文对二齿差摆杆活齿传动的齿形设计、齿形特性分析、受力状态分析、动力学建模及分析和样机的建模及加工等各方面进行了比较系统的研究。本文首先设定摆杆的运动规律,推导了激波器和中心轮齿廓方程,统一了齿廓方程形式,实现摆杆活齿传动运行中摆杆的运动规律可控,探索活齿齿廓设计由传统的几何学设计向动力学设计的过渡。在齿廓设计的基础上探讨各设计参数对中心轮曲率半径变化趋势的影响,给出了中心轮等距齿形不干涉条件;分析两种传动形式下各参数对各压力角的影响。基于弹性小变形理论、弹性变形协调假设和赫兹接触理论计算了活齿啮合副受力和啮合点处的最大接触应力;分析了二齿差摆杆活齿传动各啮合刚度随啮合位置的变化规律,及各结构参数对啮合刚度的影响趋势。建立了二齿差摆杆活齿传动系统的动力学模型,计算了二齿差摆杆活齿传动系统动力学方程对应的定常系统的固有频率;基于Floquet理论和参激系统稳定性的特征值分析方法,对二齿差摆杆活齿传动系统动力学稳定性进行分析,给出了系统的动力稳定性区间,及增大稳定性区间的方法。利用SolidWorks建立了二齿差摆杆活齿减速器的零件模型并进行虚拟装配得到虚拟样机,运用Adams进行了二齿差摆杆活齿运动学仿真,验证传动比,从而验证模型的正确性。合理选择精度等级及公差配合绘制零件二维图纸,完成了实体样机的加工及装配。
高飞[6]2007年在《摆杆活齿传动振动建模与分析》文中指出摆杆活齿传动是在摆动活齿传动基础上研究开发的一种新型活齿传动形式。它是一种用于传递两同轴运动和动力的新型传动,具有多齿啮合、承载能力强、全滚动啮合传动效率高、传动比大、输出刚度大等特点,这些特点使摆杆活齿传动具有很好的应用前景。论文根据摆杆活齿传动的结构特点,推导出摆杆活齿传动中心轮齿廓方程和活齿受力计算公式。根据振动系统建模方法,建立了摆杆活齿传动系统的振动分析模型。依据摆杆活齿传动啮合副结构特点,基于Hertz理论建立了摆杆活齿传动啮合副的啮合刚度模型,结合模型推导出各啮合副刚度计算公式,利用Matlab软件程序计算分析了摆杆活齿传动各主要结构参数对各啮合副啮合刚度的影响规律。针对摆杆活齿传动机构的动力学特点,首次采用集中参数法建立了摆杆活齿减速器的3自由度扭转振动模型。按照等效前后动能和势能不变的原则,推导出等效转动惯量和啮合副等效扭转刚度,并利用Matlab软件程序计算分析等效啮合刚度的变化规律及摆杆活齿传动结构参数对等效啮合刚度的影响规律。利用动力学模型对摆杆活齿传动样机的振型进行了求解和分析。综合考虑摆杆活齿传动的输入轴弹性、输出轴轴承弹性以及激波器与活齿啮合副、活齿与中心轮啮合副的弹性等因素的影响,利用牛顿第二定律并结合变形协调方程,建立了摆杆活齿传动系统的动力学模型,并对摆杆活齿传动系统振动的固有频率进行了求解和分析。
李均刚[7]2018年在《考虑热变形影响的摆杆活齿传动动力学分析》文中研究指明摆杆活齿传动是一种利用活齿与激波器啮合副实现等速输入,活齿与中心轮啮合副实现减速输出的少齿差行星传动机构,具有多齿啮合、全滚动接触啮合传动效率高、动平衡性能良好、输出刚度大等特点,广泛应用在机器人、石油机械等领域。在高负荷工况下,由于摆杆活齿传动的啮合副的散热空间紧凑,导致其滑滚摩擦所产生的热量难以散出,从而造成大量的摩擦热转化成热能使啮合副温度升高引发热变形,造成啮合刚度发生变化进而影响着系统的传动性能,为此研究热变形影响下的摆杆活齿传动动力学具有重要意义。本文首先依据摆杆活齿传动的结构形式和工作原理,分析啮合副的法向作用力、接触应力和运动状态,基于摩擦学和传热学,研究啮合副的摩擦热流密度变化规律并进行影响因素分析。运用有限元仿真软件ANSYS Workbench对摆杆活齿传动的活齿与激波器及中心轮啮合副进行热结构耦合仿真,然后研究中心轮的热特性,并对其进行影响因素分析;最后根据微分算子理论和线性代数相关知识推导出中心轮的热弹性基本方程的通解,得到线热源作用于半空间表面的格林函数,对中心轮的法向热变形和热应力进行理论计算,利用格林函数法验证仿真结果的准确性。依据摆杆活齿传动的结构特点,建立啮合副的接触模型;基于赫兹线接触理论推导出各啮合副的啮合刚度表达式,然后引入热变形量计算啮合副的热啮合刚度,最后将啮合刚度近似地看成串联弹簧推导出含热变形的综合啮合刚度。采用集中参数法建立含啮合刚度的摆杆活齿传动系统纯扭转振动模型;根据牛顿第二定律并结合相对弹性位移方程,建立了摆杆活齿传动系统的动力学方程,分析了系统的固有频率和主振型,利用振型迭加法对系统的动态响应进行了求解,最后研究了热变形对系统动力学性能的影响。
徐毅, 梁尚明, 陈飞宇, 黎磊, 周建钦[8]2017年在《摆杆活齿减速器传动效率试验的联合仿真》文中研究指明摆杆活齿减速器是一种新开发的活齿减速器,它具有活齿传动的许多优点。为了改善摆杆活齿减速器的传动性能,研究摆杆活齿减速器的传动效率试验有着非常重要的意义。根据摆杆活齿减速器传动效率测试的原理,研究了测试摆杆活齿减速器的传动效率的试验,并利用联合仿真原理对效率试验进行联合仿真,利用Pro/E建立摆杆活齿减速器的叁维实体模型,并用Adams建立减速器的动力学模型,用Matlab/Simulink建立控制系统模型。将叁个软件相结合,在计算机环境中进行摆杆活齿减速器传动效率测量试验,得到了实验结果,验证了动态测试系统的可行性。
姬亚萌[9]2017年在《二齿差摆杆活齿传动啮合副热特性研究》文中研究指明二齿差摆杆活齿传动属于一种新型的少齿差行星传动,具有动平衡性能良好、传动平稳、结构集成、啮合效率高以及承载能力强等优点,可广泛应用在机器人、医疗器械和农机装备等领域。在高速重载工况下,由于摆杆活齿传动中的减速与输出机构的集成实现了高的功率密度,产生的热流密度比较大,啮合副表面的温度分布状态会更复杂,进而引起的非均匀热弹变形会造成啮合刚度具有时变性特征。因此,研究活齿传动系统的热行为对系统的动力学性能影响具有重要意义。本文根据Hertz理论、摩擦学以及理论力学等知识,给出了温升公式中最大接触应力、啮合副相对滑动速度和时变摩擦系数的计算方法。根据Block理论,应用线接触温升公式推导出摆杆活齿传动啮合副的瞬时接触温升计算公式。并运用MATLAB软件绘制出瞬时接触温升的周期变化曲线。研究了相关齿形设计参数对啮合副瞬时接触温升的影响。根据传热学理论,推导出啮合副本体温度场的热平衡方程和各计算区域的边界条件公式。运用MATLAB进行数值计算,得到啮合副热流密度和对流换热系数规律曲线,在此基础上运用ANSYS进行数值模拟分析,得到摆杆活齿传动啮合副的本体温度场分布情况,研究相关齿形因素和润滑油温度对本体温度的影响规律。根据热应力理论,建立啮合副单齿啮合模型和热弹性分析模型,对时变矩形接触域进行计算,利用格林函数法对啮合副热变形进行理论计算。采用顺序耦合分析法,把稳态温度场的结果作为初始条件,运用ANSYS Workbench进行热结构耦合分析,得到啮合副单齿啮合模型的热变形和热应力分布规律。并分析齿形参数对热应力和热变形的影响以及考虑热弹变形的啮合副啮合刚度。结果表明:适当的减小摆杆长度,增大活齿半径和摆幅系数,并通过改善传动机构的散热条件来降低润滑油温度,可以降低啮合副本体温度以及中心轮的热变形和热应力;中心轮的稳态温度是造成热应力和热变形的主要原因,但受中心轮齿形影响,最大热应力和最大热变形部位不与最高温度点重合,在考虑热变形后使活齿啮合副的啮合刚度显着降低。
宜亚丽[10]2010年在《摆动活齿传动性能分析与设计研究》文中研究表明作为传递两同轴间回转运动的新型少齿差行星传动,摆动活齿传动以其结构新颖紧凑、传动比大、承载能力强和传动效率高等优点,确立了它在行星齿轮传动中的地位,在能源、通信、机床、交通、冶金、起重运输、化工、轻工及食品机械等行业中具有广泛的应用前景。作为一种新型传动型式,对其理论研究和实际应用方面尚不完善。本文从啮合理论、运动学、可靠性分析、优化设计、加工制造及性能测试等方面对摆动活齿传动进行了一系列系统、深入的研究。在对摆动活齿传动结构及传动特点研究的基础上,依据摆动活齿的啮合理论,分别利用复数矢量法和坐标变换法综合出摆动活齿传动中心轮的理论齿廓方程,从而确定中心轮的实际齿廓方程,并进行了齿廓仿真。对得到的摆动活齿相对角速度和角加速度变化曲线,分别进行了研究分析。推导出摆动活齿和中心轮齿面的滑动率计算公式,并生成变化规律曲线。对中心轮理论廓线的曲率和曲率半径进行了解析,并由此确定中心轮实际齿廓避免顶切条件约束。基于变形协调条件,建立了摆动活齿传动的受力分析模型,并对各构件作用在活齿上接触力的解析值进行求解。基于摆动活齿传动的低副等效机构,对其传动性能进行了研究分析,确定最小传动角位置。导出摆动活齿传动空回行程不自锁条件,并给出克服自锁的方案。结合摆动活齿传动的失效形式,分别确定出活齿与中心轮、激波器啮合副的接触应力计算方法。对摆动活齿传动进行模糊可靠性设计,基于模糊理论与可靠性设计方法,纳入机械传动中设计变量的随机性和模糊性,使摆动活齿传动的设计更加合理,贴近客观实际。利用模糊数学方法,通过模糊综合评判,确定了转臂轴承的模糊平均当量动载荷,并计算了转臂轴承的模糊可靠性寿命。综合考虑摆动活齿减速器的外型尺寸、共轭齿廓间的滑动率、强度的可靠性等结构及性能要求,确立约束条件方程,应用灰色聚类分析方法对摆动活齿减速器进行多目标优化设计。依据优化得到的最满意解,确定样机的结构设计参数。针对中心轮的齿形复杂性,提出了中心轮参数化的设计方法并进行了实体建模与虚拟装配。并对中心轮齿面进行了数字化加工。基于LabVIEW软件平台和NI公司相应硬件,通过相关法相位差测量算法获得扭转角大小,实现扭矩的测量;采用模块化软件设计,构建了一套摆动活齿传动性能自动测试系统,用以在线实时测试摆动活齿传动样机在不同工况下的传动性能。测试结果表明,摆动活齿传动设计结构合理,传动性能良好,构建的测试系统精确,大大提高了传动性能测试技术的自动化水平。
参考文献：
[1]. 摆杆活齿传动的优化设计及建模仿真研究[D]. 周加龙. 燕山大学. 2003
[2]. 外激波摆杆活齿传动齿形设计与性能分析[D]. 豆林瑞. 燕山大学. 2017
[3]. 基于误差激励的二齿差摆杆活齿传动特性研究[D]. 周犁林. 燕山大学. 2017
[4]. 二齿差摆杆活齿传动误差分析及动态响应研究[D]. 郭辉. 燕山大学. 2018
[5]. 二齿差摆杆活齿传动齿形设计与动力学研究[D]. 邵苍. 燕山大学. 2016
[6]. 摆杆活齿传动振动建模与分析[D]. 高飞. 燕山大学. 2007
[7]. 考虑热变形影响的摆杆活齿传动动力学分析[D]. 李均刚. 燕山大学. 2018
[8]. 摆杆活齿减速器传动效率试验的联合仿真[J]. 徐毅, 梁尚明, 陈飞宇, 黎磊, 周建钦. 机械. 2017
[9]. 二齿差摆杆活齿传动啮合副热特性研究[D]. 姬亚萌. 燕山大学. 2017
[10]. 摆动活齿传动性能分析与设计研究[D]. 宜亚丽. 燕山大学. 2010
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