摆线齿轮成形磨削及传动摩擦学性能研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fyq20061001
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摆线齿轮以高传动精度、长使用寿命等优点,在各类减速器以及工业机器人中作为重要传动零件被广泛应用,其加工精度以及传动中的润滑和接触性能对于减速器和工业机器人的正常运转具有重要影响。但目前对于摆线齿轮的研究中,大多侧重于对其磨削方法、齿廓修型、不考虑润滑剂的传动性能研究,对摆线齿轮成形磨削的温度场、磨削表面粗糙度及表面残余应力等表面质量试验测试,以及考虑润滑脂作用下的润滑性能和摩擦学性能研究较少。因此,本文在国家重点研发计划项目“RV减速器数字化及高效精密制造”(项目编号2017YFB1300700)的资助下,对摆线齿轮磨削温度、磨削工况参数优化、传动接触中考虑热作用的有限长线接触的润滑和接触性能、磨削表面质量进行了研究。论文主要工作如下:首先,基于移动热源理论研究了RV减速器摆线齿轮成形磨削温度场分布情况。为此,利用ANSYS APDL参数化编程求解了摆线齿轮成形磨削温度场分布,进而分析了摆线轮尺寸参数和磨削工况参数对磨削温度的影响。结果表明:摆线齿轮成形磨削温度沿齿廓方向先升高后降低;磨削液的使用能有效降低最高磨削温度;适当减小摆线轮齿数、砂轮转速、磨削深度,增大分布圆半径、摆线齿轮进给速度能有效降低摆线齿轮成形磨削最高磨削温度。进而,建立了摆线齿轮齿廓方向磨削温度预测模型,并对固定尺寸下的摆线齿轮成形磨削工况参数进行优化。为此,径向基神经网络(RBF)被用于齿廓温度预测,同时遗传算法被用于磨削工况参数优化。基于RBF建立的函数关系,以磨削参数为自变量,以磨削最高温度为优化目标,经遗传算法多级优化后获得了使得磨削温度最低的磨削参数。接着,建立了脂润滑摆线针轮副热弹流润滑模型,研究了摆线针轮副传动过程中的润滑及接触性能。为此,使用快速傅里叶变换(FFT)方法加速摆线齿轮变形和弹性von Mises应力求解。结果表明:在接触截面内齿宽两端面,脂膜压力和脂膜温度均增大;齿宽方向对称面内摆线齿轮次表面最大弹性von Mises应力随短幅系数、摆线轮齿数增大,随表面粗糙度、润滑脂流变指数、摆线齿轮输出力矩减小而减小;摆线针轮副表面越粗糙,齿宽对称面脂膜压力、膜厚、温度波动越大。最后,开展了摆线齿轮成形磨削试验,研究了工况参数对摆线齿轮表面粗糙度和表面残余应力的影响。试验结果表明:小进给速度、磨削深度,大砂轮转速下的摆线齿轮齿面磨削表面轮廓更好,表面更光滑,而齿面残余压应力随着进给速度、磨削深度和砂轮转速的减小而增大;试验结果间接验证了部分仿真结论。
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