【摘 要】
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随着军事设备及制造业的迅速发展,对各类减速器的结构、适用性、传动精度和使用寿命提出了更高要求。近年来工业机器人的需求大量增涨,这让减速器行业领域不断成长,为了能更快生产出各项质量和性能指标达到世界一流水平的高精度减速器,需要对精密减速器进行更加深入的研究。本文以NN型少齿差行星减速器为研究对象,通过结构设计、齿廓及修形齿廓设计得到少齿差复合摆线减速器,分析其传动特性,考虑变形协调设计,设计了少齿差
【基金项目】
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国家重点研发计划“机器人新型高可靠精密减速器”项目(2018YFB1304800); 广东省重点领域研发计划“机器人高可靠精密摆线行星减速器系列产品研发与产业化”项目(2020B090926002);
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随着军事设备及制造业的迅速发展,对各类减速器的结构、适用性、传动精度和使用寿命提出了更高要求。近年来工业机器人的需求大量增涨,这让减速器行业领域不断成长,为了能更快生产出各项质量和性能指标达到世界一流水平的高精度减速器,需要对精密减速器进行更加深入的研究。本文以NN型少齿差行星减速器为研究对象,通过结构设计、齿廓及修形齿廓设计得到少齿差复合摆线减速器,分析其传动特性,考虑变形协调设计,设计了少齿差刚柔复合传动副,使用有限元进行静态啮合特性分析并进行减速器模态分析,用到多体动力学分析软件,分析不同参数对传动副动力学特性影响。论文主要内容如下:(1)鉴于CSF-25谐波减速器的尺寸、扭转刚度等要求指标,设计新型减速器传动副结构,并分析减速器结构原理。根据所需传动比选取合适的齿数配比,计算得到双联齿轮、输出轮的理论转速,通过等效机构转换法得到偏心套、及齿轮的转动频率和啮合频率。(2)通过四阶复合摆线成形原理推导得到内齿廓方程,建立坐标系及转换关系后得出相应外齿廓方程,对齿廓进行修形得到修形后齿廓方程,并分析得到其啮合及啮合线方程,建立减速器三维模型,分析其传动原理。(3)基于传动特性研究,分析探讨了传动副重合度、压力角及曲率等啮合特性,计算得到传动副总几何回差及减速器传动效率。(4)由变形协调理论设计出少齿差刚柔复合传动副,计算得到弹性体弹性模量,在Ansys Workbench中建立刚柔复合摆线传动副有限元模型,改变传动副结构参数,对刚柔复合摆线传动副进行轮齿啮合应力分析,并分析参数变化对齿面接触力大小的影响规律,再进行减速器结构模态分析。结果表明随着弹性体半径和双联齿轮分割处半径增加,传动副接触合力减小;在前15阶模态振型中齿轮转频远小于减速器固有频率,啮频也与固有频率不相近,不会出现共振而损坏。(5)在Adams中建立起此少齿差刚柔复合传动副的刚柔混合模型后进行动力学仿真分析,分析了弹性体弹性模量、双联齿轮间隙及传动副中心距变化对少齿差刚柔复合摆线齿轮动力学特性的影响,并与未加柔性体的刚性传动副作对比,发现刚柔复合传动副的输出角速度、啮合力的波动有明显的下降。仿真结果表明:随着弹性模量增加,齿轮的振动角速度、输出轮振动角加速度及传动副啮合力频谱幅值减小,双联齿轮振动加速度频谱幅值增加;随着双联齿轮间隙增加,齿轮振动角速度标准差、输出轮振动角加速度、双联齿轮振动加速度及传动副啮合力频谱幅值均减小;随着传动副中心距增加,齿轮振动角速度标准差、输出轮振动角加速度及双联齿轮2振动加速度频谱幅值减小,双联齿轮3振动加速度及传动副啮合力频谱幅值增大。
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