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    开题报告PPT-摆线钢球减速器的建模仿真及其振动分析.ppt

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    开题报告PPT-摆线钢球减速器的建模仿真及其振动分析.ppt

    ,,,,,,1,,摆线钢球减速器的建模仿真及其振动分析,,,,,,内容提要,1课题的研究背景及意义 2国内外的研究现况 3研究的内容及目标 4研究技术路线 5关键问题与难点问题 6研究进程 7参考文献,,,,,,,,背景及意义,应用工程机械、机器人、机床、仪器和仪表等各个方面。,,行星轮系,,特点传动比大、结构紧凑、重量轻且承载力大、运动平稳、能很好地抵抗冲击和振动、工作可靠。,目前行星传动技术的发展方向,,,,,背景及意义,,,,,硬齿面 高精度,高转速 大功率,大转矩 大规格,标准化 多品种,广泛使用渗碳和渗氮等热处理方法提高硬度,精度在6级以上,利于同尺寸提高承载能力。,由于具有高传动比,在高速传动中得以广泛利用,采用功率分流,使得机构优越性得以体现。,中低速、重载传动要求其具有大转矩,传动功率也越来越大。,为便于制造要求其系列化设计,品种型式的多样来满足市场要求。,,,,,,背景及意义,课题的提出及意义,,对于高性能精密机械的各种传动机构,其随动特性直接影响了精密机构的应用。而随动性能与行星传动机构的齿隙、构件的弹性变形、传动件的磨损等诸多因素有关。 近年来人们研究开发出的摆线钢球传动减速器在一定程度上可以解决或者改善现有行星传动减速器的一些不足之处。其在机器人、精密测量仪器、航天器、医疗机械等精密机械中有很好的应用前景。所以无论是在理论上还是实际应用中,本课题都有重要的价值和意义。,,,,,背景及意义,图(1)摆线钢球减速器的运动简图,,,,,,,背景及意义,无侧隙啮合副 无侧隙W输出机构 啮合副间隙自动调节机构,,,无侧隙啮合技术,零回差特性,,,,,,背景及意义,,,无回差特性 承载能力高、刚度大,传动效率高、具有运动倒置功能 结构紧凑、控制精度高,传动比大、范围广 传动平稳、无噪声,,摆线钢球传动特点,,,,,,,,,国内外研究现状,国外研究现状,1982年美国人洛斯麦法兰德(ROYSMCFARLAND)在美国杂志机械工程师上提出了一种利用轴承滚珠和轴承垫圈代替齿轮轮齿的“无齿齿轮”传动技术。 20世纪80年代中期,国际上美、德、日、捷克等国相继提出了多种钢球传动的新结构。 20世纪90年代起,日本学者对摆线钢球传动进行了较深入的理论研究和探讨,并在机器人的关节传动机构和某些精密伺服传动机构上得以应用。,,,,,,,国内外研究现状,国外研究现状,,图(2)单级BR系列钢球减速器结构简图,1.输入轴;2、9、11轴承;3.端盖;4.十字滑道盘;5.等速钢球;6.偏心盘;7.变速钢;8.输出盘;10.机架;12.预压螺母;13.密封圈;14.输出轴,1传动比545 2扭矩范围为5250Nm 3最高转速3000r/min,,,,,,,,国内外研究现状,国内研究现状,,四川轻化工学院的李思益等人在加工制造及样机实验方面进行了细致研究。 杭州电子工业学院的周建军教授推导出了其接触受力的计算公式。 燕山大学的曲继方教授、安子军教授在传动原理及型变换、加工制造等理论和实践方面独具特色。,,,,,,国内外研究现状,国内研究现状,,1.输入轴;2、8、10.轴承;3.定摆线盘;4.钢球;5.动摆线盘;6.平衡块;7.壳体;9.螺钉;11.密封圈;12.止推螺母;13.预压螺母;14.输出轴,图(3)一种新型摆线钢球减速器,,,,,,,研究的内容及目标,,摆线钢球传动原理研究及其各参数的理论计算。,建立减速器振动模型并对其特性进行分析。,研究目标,通过以上内容的研究,我们可以得出摆线钢球减速器各参数的理论计算公式并验证其正确性,得出其振动特性以及对配重块进行优化设计,求得最优模型。,摆线钢球减速器的建模以及在Adams中的仿真。,对配重块进行优化设计。,,,,,,,,,,研究的内容及目标,图(4)内外摆线在Mathcad中的动态仿真,,,,,,研究的内容及目标,,图(5)内外摆线啮合仿真,,,,,,,研究技术路线,,理论研究,,,,齿廓曲线啮合原理的研究及转化机构法计算传动比。 2. 滚圆半径、短福系数K、摆线波数等关键参数的选择以及基于空间啮合理论的根切研究。 3. 依据弹性力学赫兹应力理论,提出减速器的力学模型,导出其受力计算公式。,,,,,,,研究技术路线,,建模仿真,,,运用SolidWorks软件,对减速器进行虚拟设计,并检查其装配是否存在干涉。 2. 应用Adams-View模块,通过施加合适的约束和转矩,对减速器进行运动仿真,并在Adams-Postprocessor模块中导出各参数的曲线图。,,,,,,,研究技术路线,机械振动,,,动载荷和噪声 工作性能和使用寿命下降 零、部件早期失效,,,振动分析,,偏心轴输入,,,设计配重块,,,优化配重,,,,,,,,研究技术路线,,振动分析,,按质量集中法,计及阻尼的影响,将模型简化为单自由度质量弹簧阻尼系统,由质心运动定理列出运动微分方程,求解得出其不平衡质量离心惯性力引起的轴弯曲受迫振动。 不计重力和阻尼,将模型简化为单自由度扭转系统,由转动动量矩定理列出运动微分方程,计算其扭转振动。对于高速高精度传动,可利用集中质量法建立其多自由度扭转振动模型。,,,,,,,,研究技术路线,,配重优化设计,,,根据力矩平衡,求得配重的平衡离心惯性力大小。 综合考虑配重质量及其制造加工工艺,选定配重截面形状,并标明其关键尺寸。 建立配重外形和质量的多目标优化数学模型,利用Matlab遗传算法工具箱进行优化,得出优化后的配重尺寸参数。,,,,,,关键问题与难点问题,,,,,,,,参数确定,建模仿真,振动分析,优化设计,,,不平衡质量系统的动力学模型建立,扭转振动数学模型的建立及求解。,多目标优化数学模型的建立,分目标函数权重系数的归一化处理,优化算法的收敛。,,,,,,研究进程,,2013.3查阅相关文献,确定研究内容,完成开题报告。 2013.4合理选择各参数,得出一份合适的建模数据。 2013.5对摆线钢球减速器进行三维建模。 2013.62013.7将模型导入Adams,施加约束和力矩,进行仿真,得出各参数曲线,验证理论计算。 2013.82013.9简化模型,分析其振动特性,着手小论文写作。 2013.102013.11对配重进行优化设计,验证其优化后模型的优越性。 2013.12对之前工作进行总结完善。 2014.12014.5按照学校要求撰写论文 2014.6制作论文PPT,准备论文答辩。,,,,,,参考文献,,[1] 饶振纲.行星传动机构设计[M].北京国防工业出版社,1994.6 [2] 郑州工学院机械学学科组.摆线针轮行星传动[M].北京科学出版社,1978 [3]冯澄宙.渐开线少齿差行星传动[M].北京人民教育出版社,1981.3 [4] 安子军,曲继方.双摆线无隙钢球传动间隙调节力矩分析.机械传动.1995.4 [5]安子军,曲继方.摆线钢球传动的动平衡研究.现代机械.1994.3 [6]安子军,曲志刚,张荣贤.摆线钢球传动的齿形综合研究.机械工程学报.1996.10 [7] 王保民.关于摆线特性的研究.机械科学与技术.2002.1 [8]张彩丽,李思益.双摆线钢球减速器齿廓曲线的研究与分析.设备设计与维修.2003.967-69 [9]张荣贤,曲继方,安子军.摆线钢球传动的传动比计算.太原重型机械学院学报.1995.3 [10]王香花,吕景辉.对摆线钢球行星传动减速器的研究.科学之友.2010.1230-32 [11]杨作梅,安子军,张鹏.基于空间啮合理论的摆线钢球行星传动根切研究.农业机械学报.2009.10216-261 [12] 刘锡锋,李思益.双摆线行星传动减速器振动分析.西安工业学院学报.2003.9218-222,,,,,,参考文献,,[13] 周建军,陈子辰.摆线钢球行星传动受力分析.1978 [14]安子军,胡瑞雪.摆线钢球行星传动齿廓误差参数分析.机械传动.2007.263-65 [15] 李思益,张彩丽.摆线齿廓分析计算及MathCAD动态仿真.现代制造工程.2002.1037-38 [16]唐永辉,林国湘,叶进宝.摆线钢球传动虚拟设计与运动仿真. 机械传动.2010,34 [17]张启先,张玉茹.我国机械学研究的新进展与展望.机械工程学报.1996.41-4 [18] 唐定国,陈国民.齿轮传动技术的展望.机械工程学报.1993.535-41 [19]张国瑞,张展.行星传动技术[M].上海上海交通大学出版社.19894-7 [20]Peng Zhang,Zijun An. Research on rigidity and torsional vibration model of cycloid steel ball transmission system.2006907-911 [21]Roy S.McFarland.Employs trochoidal motion and bearing balls.Mechanical Engineering,1982.160 [22]Qu jifang,An Zijun.Research on zero clearance cycloid ball transmission.Chinese journal of mechanical engineering(Englishi edition).1994.717-23,,,,,,,25,,谢谢大家,

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