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函數(shù)，建立二級擺線鋼球行星傳動的優(yōu)化數(shù)學模型，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。
　　（4）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