传动比波动幅度约束下的摆线轮齿廓修形量优化

摆线轮齿廓修形对摆线针轮传动机构的承载能力和运行平稳性有重要影响。为获取最优的修形策略和修形量，提出了一种以最小化传动比波动幅度为优化目标、基于内点法的摆线轮齿廓等距-移距复合修形量的优化方法。以单级摆线针轮减速器为例，建立考虑修形后的摆线轮受力平衡方程，以及摆线轮针齿的轮齿接触方程，并通过优化流程将力平衡方程和轮齿接触方程耦合集成，从而实现对3种等距-移距修形组合策略下的修形量进行优化计算，发现正等距加正移距组合修形下的最优修形量可将传动比波动幅度降低40%,最大针齿接触力降低17%,实现更平稳的传动和更好的承载性能，也有利于提高减速器传动精度和寿命。     

基于轮齿承载接触分析的摆线针轮动力学建模

为计算并分析N型摆线针轮少齿差传动结构的传动性能，基于轮齿承载接触分析(LTCA)确定系统时变啮合间隙和时变扭转刚度，考虑摆线针轮旋转位移的影响，基于集中参数法建立系统六自由度(DOF)非线性动力学分析模型。基于牛顿第二运动定律确定的运动学平衡原理，建立系统动力学平衡方程，采用四阶龙格库塔法求解系统的动态响应，计算并分析不同齿廓修形算例下的整机传动误差，并对比同参数下设置的ADMAS仿真结果。结果表明：随着啮合间隙的增大，传动误差数值与波动幅值增大，减速器的稳定性降低，同时传动误差最大值与ADMAS仿真结果吻合性较好。     

RV减速器摆线针轮齿廓修形回差影响分析

针对RV减速器回差精度问题,建立了摆线针轮齿廓修形的回差精度数值分析模型,采用几何法求解各种常见修形方式产生的几何回差,同时考虑摆线针轮传动中的弹性回差,推导出摆线轮齿廓修形的回差影响公式,并讨论了同一摆线轮齿廓修形方式下不同的修形参数与同一修形参数下不同的修形方式对回差的影响,得出在同一修形量的条件下,等距加移距的组合修形方式的回差影响最小,移距修形的回差影响最大。对RV-40E型减速器样机进行试验验证,与传统回差公式相比较,文章推导的回差公式精度提高6%左右。     

摆线齿插齿加工刀具刃形设计

摆线轮是RV减速器中的关键零部件,其设计制造水平对RV减速器的传动性能影响巨大。现阶段,摆线轮制造能力难以适应RV减速器大批量生产的需要。为了提高摆线轮的加工效率,提出采用插齿加工方法加工摆线轮。依据插齿加工运动,建立切削刃设计计算坐标系。基于修形后的摆线轮齿形方程,推导插齿刀理论刃形方程。以某型号RV减速器中的摆线轮参数为例,进行插齿刀理论刃形设计。计算结果表明,设计的插齿刀刃形能与摆线轮齿形时刻处于"点接触"状态,证明提出的插齿刀刃形设计方法是可行的。进而提出了插齿刀前、后刀面的设计方法。最后通过切削仿真证明提出的摆线轮插齿刀刃形设计方法是正确的。     

基于修形的摆线针轮啮合加载接触分析

利用有限元分析软件对修形后的摆线针轮进行齿间加载接触情况分析,建立摆线轮弹性转角模型。首先对RV减速器传动原理及摆线针轮啮合传动进行了分析;然后采用有限元及相关工程软件分析修形后的摆线轮与针轮的齿面接触状态;其次基于运动学和赫兹理论,进一步研究摆线轮齿间载荷分布情况;最后建立摆线轮接触变形弹性扭转角模型并采用有限元方法分析,为后续提高RV减速器的传动精度、稳定性能、延长使用寿命提供改进依据。     

RV传动中摆线针轮副啮合力和转角误差的计算

RV减速器中摆线针轮副的啮合是一个连续过程,在分析了最先接触点不同对初始间隙的影响和摆线针轮副传动具有小周期特点的基础上,提出了基于迭代原理的最先接触点分布区间计算方法;并借助赫兹接触理论对RV传动中摆线针轮副的小变形非线性接触问题进行啮合全过程的求解,得到连续的单针齿啮合力和RV减速器的转角误差,由此将RV传动传统受力分析方法从只能对某一特殊位置分析扩展到了摆线针轮副连续啮合的全过程,建立了摆线针轮副单个针齿受力分析和整机转角误差的连续分析模型;并研究了摆线针轮副结构参数对单针齿啮合力和整机转角误差的影响。     

RV减速器传动误差分析及ADAMS仿真

以RV减速器为研究对象,分析了零部件的加工、装配误差对RV减速器传动的作用形式,将LIN的平移扭转耦合模型和质量弹簧误差等价原理相结合,建立该系统动力学传动误差的数学模型并进行求解;并以数学模型参数为基础,基于ADAMS动力学仿真软件建立了含有各类误差的三维模型并进行了仿真分析,通过对仿真的RV减速器输入输出速度数据的测试分析得到传动误差为2″～40″,与数学模型计算结果相似;通过对RV减速器数学模型计算的传动误差和ADAMS仿真的传动误差频谱图分析,得出影响传动误差大小的主要因素是二级摆线针轮传动。仿真结果验证了数学模型的准确性。     

摆线针轮传动中摆线轮齿廓修形技术研究

为确定不同传动要求的摆线针轮传动机构中摆线轮齿廓修形方式及最佳的优化算法,首先对摆线针轮传动中摆线轮齿廓应用最多的"正等距+负移距"和"负等距+正移距"两种组合修形方式进行了分析计算,得到了两种组合修形方式引起的回差大小及修形后摆线轮啮合受力的优劣,确定了不同传动要求的摆线针轮传动机构优先适用的修形方式;对摆线轮齿廓优化算法进行了对比研究,针对"正等距+负移距"组合修形方式确定了优先选用的优化算法;对采用"负等距+正移距"组合修形方式,提出了一种改进的优化算法,将该算法与现有的优化算法进行对比分析,根据实际的装配精度确定了应优先选择的优化算法。     

RV减速器摆线针轮的有限元接触分析

基于有限元分析方法,研究加载状况下摆线针轮啮合副初始啮合时齿廓对的接触状态。考虑摆线针轮啮合副的齿廓修形和摆线轮齿廓线的建模精度,利用ANSYS自带的APDL语言建立了摆线针轮啮合副的三维模型。考虑有限元网格质量及有限元模型的计算效率,利用VSWEEP命令生成了有限元模型并局部细化了网格。最后考虑摆线针轮的实际工况,建立了摆线针轮的接触对和边界条件。分析结果表明:摆线针轮初始啮合瞬间一共有6个齿参与传力,其中最先接触齿为第6齿,并且在啮合齿廓对附近摆线轮齿及销孔变形比较大。     

考虑周向间隙的摆线针轮承载接触分析

针对传统算法未考虑摆线轮实际运动形式导致结果与实际不符的问题，以RV减速器中摆线针轮副为研究对象，提出一种考虑周向间隙的摆线针轮承载接触分析方法。基于公转与自转坐标系，确定最先接触齿对相对位置，建立周向间隙几何分析模型；根据转化机构法与坐标变换原理，将周向间隙作为啮合间隙，计算待啮合点位置；应用变形协调条件、赫兹接触理论、扭矩平衡方程，建立周向间隙下的摆线针轮承载接触分析模型；分析不同输入转角下的啮合齿数、啮合力、接触应力和传动误差。结果表明，啮合齿数、传动误差呈现周期性变化，啮合力和接触应力在摆线轮齿廓曲线凹凸过渡点处产生突变，全周期下的最大啮合力和最大接触应力大于初始位置，因此该方法为摆线针轮副的承载传动特性分析提供理论基础。     

摆线轮齿廓逆向设计的仿真加工

为了缩短未知修形方式摆线轮加工周期,降低生产成本,提高加工效率,提出一种高阶分段拟合算法,使用该算法可以通过逆向工程的方式实现对未知修形方式摆线轮齿廓的重构。为了验证该算法的合理性,先对已知修形方式的RV320摆线轮齿廓点使用高阶分段拟合算法进行齿廓重构,之后通过VERICUT仿真加工出RV320摆线轮模型,并将仿真加工的RV320摆线轮模型与RV320摆线轮理论模型进行对比,最大加工误差约为0.016 86 mm。之后通过实验加工出RV320摆线轮并对其进行精度检测,检测结果显示通过高阶分段拟合算法加工出的摆线轮符合使用要求,进一步验证了该算法的合理性。由此可得,使用高阶分段拟合算法同样能够实现对未知修形方式摆线轮齿廓的重构,同时也为未知修形方式摆线轮的高精加工提供了一种方法。     

基于有限元的RV减速器关键结构分析

RV减速器作为一种精密传动机构,掌握其关键零部件的受力与变形状态对整机的设计与制造十分重要。采用有限元方法分别计算了RV减速器关键零部件摆线针轮机构和偏心轴机构的应力和变形。计算结果表明:摆线针轮机构和偏心轴机构的接触应力和等效应力均远远小于相应材料的强度,这说明强度不是RV减速器零部件设计、制造过程中主要考虑的问题;偏心轴机构的刚度小于摆线针轮机构,对减速器整机的传动精度影响较大,对于摆线轮,则需根据变形情况合理选择修形方法和修形量,以提高刚度,从而提高减速器整机的传动精度     

RV减速器柔性因素对动态传动误差影响分析

为研究RV减速器柔性因素对传动精度的影响,以BX40E减速器为研究对象,综合考虑支承弹性变形及齿轮接触弹性变形对系统动态传动精度的影响,建立多自由度RV减速器动力学模型,提取系统的动态响应;探究变载、变速条件下各级传动接触及支承变形对动态传动误差的贡献量,量化分析BX40E减速器传动误差对各柔性因素的灵敏度。结果表明：动态传动误差随负载增加而增加,输出转速平稳性随负载和转速增加而下降;二级传动的接触变形对减速器传动误差贡献最大,柔性支承贡献次之;传动误差对“摆线齿轮-曲拐”处及“行星架-曲柄轴”处支承刚度的敏感度高于其他支承处,对二级齿轮接触刚度的敏感度高于一级传动。     

盾构机主轴承内啮合齿轮修形优化设计

齿轮修形是降低轮齿啮入、啮出时冲击,降低齿轮副齿面应力峰值,缓解应力沿齿宽分布不均现象,使得传动平稳性提高的重要手段。结合盾构机实际工作载荷,基于KISSsoft对盾构机主轴承齿轮进行齿廓、齿向修形优化研究,针对单因素齿廓修形、单因素齿向修形、综合修形方案进行横向对比,通过对齿轮进行接触性能分析,对比修形前、后的传动误差幅值、赫兹接触应力在齿宽方向分布情况以及最大齿根弯曲应力。通过Ansys Workbench软件对未修形和确定的最优修形方案进行有限元仿真,验证其振动加速度和动态啮合应力优化程度。结果证明,采用适当的修形方案可以减小齿轮传动误差幅值,避免了轮齿啮入时出现载荷突变的情况,并且优化了齿面偏载的情况,进而使得齿轮啮合传动性能得到了提高,传动更加稳定。     

基于VS的摆线针轮减速器参数化设计与有限元分析

为了实现摆线针轮减速器的快速结构优化,首先利用摆线轮的齿廓方程式对摆线轮建模,并对摆线针轮减速器的受力进行理论分析,得到摆线轮在运动过程中的受力情况。利用Creo2.0的Pro/toolkit工具以及Visual Studio2010对摆线针轮减速器进行参数化设计,提高工作效率。运用ANSYS软件对摆线轮与针轮的装配体进行有限元分析,借助摆线轮的参数化功能实现摆线轮的快速结构优化。参数化设计的方法有效地解决了对摆线轮结构优化时效率低的问题,为摆线针轮减速器其他零件结构优化提供了依据。     

RV减速器中摆线轮齿形优化修形与参数化设计

为了得到符合实际工作要求的摆线轮齿形,对摆线轮齿形的几种修形方式进行了研究,确定了最佳修形方式为负移距与正等距相组合的修形方式。对多种优化方法进行了分析,选取了两点外插的混合罚函数法来求解,并借助VC++6.0编写绘图程序验证了此种修形方式的合理性。同时利用Pro/E 4.0对摆线轮进行了参数化设计,推导出摆线轮齿廓曲线上的坐标点按齿廓曲线曲率不同分布疏密程度不同的公式,同时借助VC++6.0编制程序计算出摆线轮齿廓曲线上分布的各点的坐标值,为使用数控机床加工摆线轮提供了便利。     

精密齿轮传动误差检测试验台的设计

齿轮传动被广泛应用于各种要求平稳性好、传动精度高等场合,其传动误差是影响传动精度的主要误差来源。利用动态齿轮传动误差原理和虚拟仪器技术,集成高精密光栅角度传感器,搭建一套测量单齿啮合和整箱(变速箱)传动误差的综合测量试验台,具有贴合实际工况、自动化程度高、严格测试节拍、测试精度高等优点。试验结果验证了该测试系统能够快速准确测量精密齿轮和变速箱传动误差,以期对齿轮修形优化并提升变速箱的整机性能提供参考。     

摆线针轮行星传动机构的啮合力与回差计算方法的研究

为了研究RV减速器摆线轮和针轮之间各齿啮合力和回差的变化,利用Hertz接触理论,建立摆线针轮啮合的力学模型。利用该模型计算任意啮合状态下的摆线轮上参与啮合的啮合位置和啮合力,同时研究几种修形方式对啮合齿数、空载回差、负载回差和摆线轮上某齿啮合力周期性变化的影响。以减速器RV-40E为例,先用MATLAB软件计算上述各参数,然后用ANSYS Workbench软件验证摆线针齿各齿受力和回差。研究表明:摆线轮的修行方式对机构回差影响较大,摆线轮在运动过程中啮合齿数会有周期性变化。     

精密行星减速器优化设计及仿真分析

精密行星减速器具有传动精度高、效率高等优点,其性能的优劣对应用系统整体的性能有重要影响。为提高精密行星减速器的传动性能,以二级精密行星减速器为例,建立二级精密行星减速器三维模型,采用带鼓形的螺旋线的组合修形方式进行优化设计,然后对二级精密行星减速器整体轮系进行齿轮接触特性分析,对比分析了修形前后减速器的接触特性。分析结果表明：采用带鼓形的螺旋线修形方式,能够快速迭代获得最优解,并且降低了减速器的传动误差和因啮合变形产生的齿面接触应力集中。     

RV减速器传动精度特性分析与实验研究

以高精度RV 80E减速器为研究对象,针对其结构特点,利用ADAMS多体动力学仿真软件建立RV减速器的刚柔耦合模型,并验证了模型的正确性。同时利用刚柔耦合模型设计了几组不同误差的仿真样机,通过仿真分析了不同误差因素对整机传动精度的影响。通过不同的组合误差因素,得出正等距+负偏移距或负等距+正偏移距的误差组合可以有效地减小传动误差对整机传动精度的影响,最后通过实验研究,得出了影响第二级传动误差过大的主要因素,为RV减速器的生产制造提供了一定的理论依据。