高效節(jié)能擺線鋼球減速器運動仿真與有限元分析.pdf

1、擺線鋼球行星傳動是近幾年研發(fā)出的一種新型精密擺線傳動裝置，是利用活動的鋼球作為傳動介質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)齒輪傳動中的輪齒，在一條由內(nèi)、外擺線槽形成的循環(huán)滾道中做嚙合運動，從而傳遞運動和動力。該傳動裝置可以通過軸向預(yù)緊裝置使鋼球和擺線溝槽之間始終保持接觸，從而消除嚙合副的間隙，實現(xiàn)無側(cè)隙傳動，并且鋼球是滾動摩擦，能耗低，鋼球和擺線槽的嚙合數(shù)較多，傳動效率高，是一種高效、節(jié)能的新型精密傳動裝置。
　　本文基于擺線鋼球行星傳動的結(jié)構(gòu)特點與傳動原理

2、，對擺線鋼球行星傳動的結(jié)構(gòu)類型與傳動比進行分析，分別用傳統(tǒng)設(shè)計方法和優(yōu)化設(shè)計方法對擺線鋼球減速器的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)進行設(shè)計，選取一組最優(yōu)的設(shè)計參數(shù)，利用計算機技術(shù)建立二級擺線鋼球減速器的三維實體模型，并進行運動仿真及有限元分析，具體的工作有以下幾個方面：
　?。?）分析一級和二級擺線鋼球行星傳動的結(jié)構(gòu)類型，然后分別計算一級和二級擺線鋼球行星傳動的結(jié)構(gòu)類型的傳動比，并選取了三組數(shù)據(jù)，對二級并聯(lián)組合型式的傳動比進行實例分析，最后簡單介紹內(nèi)

3、、外擺線的理論曲線方程，鋼球的位置方程。
　?。?）選?、裥秃廷粜筒⒙?lián)組合的二級擺線鋼球減速器為研究對象，根據(jù)傳動比、功率等初始條件，通過相關(guān)的計算公式，對擺線鋼球減速器的基本設(shè)計參數(shù)進行傳統(tǒng)計算。然后，基于遺傳算法的理論，以體積最小和效率最高為多目標(biāo)函數(shù)，建立二級擺線鋼球行星傳動的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并且在MATLAB中編寫遺傳算法的程序，優(yōu)化出減速器最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，將傳統(tǒng)設(shè)計結(jié)果與優(yōu)化設(shè)計結(jié)果、優(yōu)化圓整的結(jié)果進行比較，得到一組最優(yōu)的

4、設(shè)計參數(shù)。
　?。?）以最優(yōu)的設(shè)計結(jié)果作為結(jié)構(gòu)參數(shù)，對Ⅰ型和Ⅳ型并聯(lián)組合的二級擺線鋼球減速器的整體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，利用Pro/E的參數(shù)化功能，建立二級減速器各個零件的參數(shù)化模型，通過Pro/E的組件裝配功能，將減速器的各個零件進行裝配，得到二級擺線鋼球減速器的裝配模型，為后續(xù)章節(jié)的分析提供實體模型。
　?。?）利用ADAMS對Ⅰ型和Ⅳ型并聯(lián)組合型式的裝配模型進行運動仿真，得到偏心盤和輸出盤的角速度和角加速度曲線，并對減速器的傳

5、動比進行驗證。同時，建立Ⅰ型和Ⅲ型并聯(lián)組合型式的二級擺線鋼球減速器的實體模型，并將裝配模型導(dǎo)入 ADAMS中進行仿真分析，得到偏心盤和輸出盤的角速度和角加速度曲線，對其傳動比進行驗證，驗證二級減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計的是否合理。
　?。?）利用Workbench對二級擺線鋼球減速器進行有限元分析，以輸入軸和擺線盤系統(tǒng)為研究對象，分析二級減速機構(gòu)的變形、應(yīng)力分布及接觸情況。然后，對輸入軸和擺線盤系統(tǒng)進行模態(tài)分析，提取其前6階的固有頻率及主振型