实时无隙钢球精密传动平移扭转耦合振动分析

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实时无隙钢球精密传动是在摆线钢球行星传动的基础上发展而来的一种更新颖、精密的传动形式,进而其动力学特性更为复杂。本文针对实时无隙钢球精密传动的动力学性能,对啮合副啮合刚度及载荷特性、传动系统固有特性、动态特性等方面进行了较为深入的研究应用数值方法求解空间点接触赫兹问题,求解出赫兹接触系数。以偏心轴输入轴转角为参变量,求得各啮合副啮合刚度系数曲线,进而得到行星盘转角变形曲线。基于转角变形,对啮合副啮合刚度系数进行等效简化。采用钢球啮合副四点接触受力理论,通过构造轴向预紧力以及周向的力矩平衡方程求解出摆线钢球啮合副和环形槽钢球啮合副的啮合力,并与两点接触受力理论进行了比较,并对传动系统的四个变形量进行了分析。建立了实时无隙钢球精密传动系统在偏心轴随动参考坐标系下的平移—扭转耦合四自由度振动模型。通过分析各啮合力间的相对位置关系,推导出系统的运动微分方程和动力学方程,对动力学方程中啮合副啮合系数进行时域分析,并应用快速傅里叶变换对合副啮合系数进行了频域分析,得到其频谱成分。研究了实时无隙钢球精密传动系统的动态特性问题,求解出参数振动派生系统的固有特性,并分析了外力矩等参数对派生系统固有频率的影响;采用数值算法分析参数振动的稳定性,并绘制出稳定区间与阻尼的关系图;采用谐波平衡法,基于载荷的不同形式对实时无隙钢球精密传动系统参数振动的稳态响应进行了分析。
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