【摘 要】
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本文介绍了一种偏心激波滚动活齿传动形式,分析了中心轮齿廓啮合性能中的滑动问题,研究了制造误差和安装误差对啮合力的影响,采用有限元软件对偏心激波滚动活齿传动进行了啮合特性计算分析,通过试验研究了复式偏滚动活齿减速器样机的整体性能,为复式滚动活齿减速器设计提供理论依据,具有重要的理论意义与工程应用价值。论文主要研究内容如下:(1)对偏心激波滚动活齿传动的基本组成及传动原理进行详细描述,利用运动学原理建
【基金项目】
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重庆市产业类重点研发项目“智能机器人新型活齿高精密减速器开发与产业化”(cstc2018jszx-cyztzx0015); 中央高校基本科研业务费专项项目“机器人新型活齿精密传动啮合机理与设计方法研究”(2018CDQYJX0012)
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本文介绍了一种偏心激波滚动活齿传动形式,分析了中心轮齿廓啮合性能中的滑动问题,研究了制造误差和安装误差对啮合力的影响,采用有限元软件对偏心激波滚动活齿传动进行了啮合特性计算分析,通过试验研究了复式偏滚动活齿减速器样机的整体性能,为复式滚动活齿减速器设计提供理论依据,具有重要的理论意义与工程应用价值。论文主要研究内容如下:(1)对偏心激波滚动活齿传动的基本组成及传动原理进行详细描述,利用运动学原理建立了滚动活齿传动的滑动模型,分析结构参数的变化对滑动率和滑滚比等啮合性能的影响:中心轮齿面和活齿齿面滑动率的绝对值与滑滚比都是随着活齿架转角的增大,先减小后增大,最大值出现在中心轮的齿根处,最小值在齿顶位置。活齿半径和激波器偏心距对滑动率和滑滚比有比较明显的影响,相对而言激波器半径和传动比的影响较小;(2)基于偏心激波滚动活齿传动的啮合模型,建立了单个活齿的受力模型,再根据赫兹弹性接触理论和小变形假设以及力/力矩平衡,建立考虑制造误差和安装误差的力学模型,利用啮合力求解算法编程计算得到每个活齿的啮合力,分析了结构参数、制造误差以及安装误差对啮合力的影响:随着激波器偏心距、半径和活齿半径的增加,中心轮齿廓的齿形更加平滑,说明了中心轮齿廓越平滑,啮合力越小。激波器的制造误差对啮合力的影响非常小,激波器的安装误差和活齿的制造误差对于啮合力的影响比较大;(3)建立了包含所有活齿的偏心激波滚动活齿传动有限元加载啮合模型,对滚动活齿传动中活齿、活齿架、激波器和中心轮齿廓的变形及应力状况、接触区域、整机重合度、传递误差和活齿间载荷分配等啮合特性进行分析:中心轮齿廓的主要承载区域为拐点附近区域,重合度在11~14之间变化。啮合活齿数较多时的啮合性能更为优良,承载的中心轮齿廓面积更大,应力值更小,整体接触压强更小,所有构件最大应力均小于其材料的屈服强度;(4)根据偏心激波滚动活齿传动的工作原理和设计要求完成了复式滚动活齿减速器样机主要零部件的结构设计,利用Solid Works完成了几何模型的建立与虚拟装配。对制造完成的样机进行两轮试验:跑合试验结果表明样机的温升性能良好;随着输入转速的提高,减速器的振动也变得越来越大,振动源主要来自于第一级齿轮传动,第二级滚动活齿传动为低速级,振动情况不明显。某检测中心的检测结果显示减速器样机的外观良好,精度等级为C级,空载试验过程性能良好,启动转矩和扭转刚度较大,背隙和空程误差也较大。
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