滤波减速器的运动学动力学和多体接触有限元分析

摘要

普通减速器的性能在一些情况下已不能满足要求，研制新型高性能传动元件是传动机械学领域中的重要课题。渐开线少齿差行星齿轮传动以其在适用功率、速比范围和工作条件等各方面的优越性，受到了世界各国的广泛关注，成为机械传动方面的重点研究方向之一。本论文分析的就是一种在谐波减速器的基础上演化而来的结构小巧的少齿差行星减速器，该减速器具有传动比大、体积小、重量轻、功率密度大等特点。 论文来源于国防科工委下达的项目，梁锡昌、王家序教授提出的新型特种滤波减速器已申请国家发明专利(公开号：CN1699793.A)是用于特殊场合的一种新型的、特种减速器，本论文的主要内容是根据委托方提出的结构，对滤波减速器的机构运动特性、强度和刚度、以及动态特性等进行理论研究，为该减速器的设计和改进提供数据参考和理论支持。 本文的主要研究内容包括以下几个方面： (1)运用大型有限元分析软件I-DEAS对滤波减速器各个零件进行三维实体造型并完成结构的装配，生成减速器的装配模型动画： (2)基于结构的装配模型，对滤波减速器机构进行运动和动力仿真模拟，生成并输出关键零件的运动曲线和力矩曲线图谱，同时，生成机构的运动过程动画文件； (3)运用I-DEAS软件对结构整体进行多体接触静力有限元分析，确定了各零件的应力、应变和位移； (4)建立滤波减速器的动力有限元模型，运用I-DEAS软件对其进行模态分析和动态响应分析，确定滤波减速器的固有频率和固有振型，以及在给定的激励下的振动位移、振动速度、振动加速度； (5)根据滤波减速器的振动位移、振动速度、振动加速度，预估减速器的结构噪声。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1研究滤波减速器的意义

1.2少齿差传动的国内外研究现状

1.2.1少齿差传动的研究概况

1.2.2齿轮弹塑性接触有限元分析研究概况

1.2.3行星齿轮动态分析国内外研究现状

1.3 I-DEAS软件概述

1.4论文的主要内容

2滤波减速器的建模及机构仿真分析

2.1几何造型及机构仿真分析概述

2.1.1 I-DEAS的几何造型概念

2.1.2装配及机构仿真概述

2.1.3机构运动仿真的基本原理

2.2滤波减速器的概述

2.2.1滤波减速器的传动过程简介

2.2.2滤波减速器传动比的计算

2.3滤波减速器三维实体模型的建立

2.4滤波减速器虚拟装配

2.4.1 I-DEAS中的零件装配步骤和方法

2.4.2滤波减速器的装配步骤

2.5机构仿真及动画处理

2.5.1机构仿真过程简述

2.5.2滤波减速器的机构仿真分析

2.6本章小结

3滤波减速器多体接触静力有限元分析

3.1引言

3.2赫兹接触理论

3.3两物体有限元基本方程

3.3.1接触点的柔度方程

3.3.2刚体位移的处理

3.3.3坐标变换

3.3.4接触点的相容方程

3.3.5接触点相容方程的增量形式

3.4I-DEAS的接触算法

3.4.1定义接触

3.4.2接触算法

3.5滤波减速器接触静力有限元分析

3.5.1多体接触静力有限元计算模型

3.5.2多体接触静力有限元分析结果

3.6本章小结

4滤波减速器模态有限元分析

4.1有限元模态分析方法

4.1.1模态分析概念

4.1.2模态分析方法

4.2滤波减速器有限元模态分析结果

4.2.1有限元模态分析模型

4.2.2有限元模态分析结果

4.3本章小结

5滤波减速器动力响应有限元分析

5.1滤波减速器动态激励分析及计算

5.1.1齿轮啮合动载荷计算基本理论

5.1.2齿轮动态激励的数值模拟

5.1.3滤波减速器外部激励的分析及计算

5.2动态响应分析方法

5.2.1动态响应分析理论

5.2.2 I-DEAS动态响应计算方法

5.3滤波减速器动态响应分析和结构噪声预估结果

5.3.1动态响应分析模型

5.3.2动态响应分析结果

5.3.3结构噪声预估

5.4本章小结

6结论

致 谢

参考文献

附 录