船用新型RV传动齿轮箱动力学特性研究

摘要

RV传动是一种新兴的行星传动结构，由2K-H型行星传动和K-H-V型少齿差行星传动构成，目前主要应用于机器人关节等领域。在常规RV减速器的基础上，本文采用变厚齿轮传动代替摆线针轮传动，设计一台船用变厚齿轮RV减速器，并以此为研究对象，对船用变厚齿轮RV减速器振动特性进行研究，为船用变厚齿轮RV减速器减振降噪提供理论支持和指导。
　　与摆线针轮结构相比，变厚齿轮会额外产生一个轴向力，本文基于集中参数法，主要考虑了齿侧间隙、时变啮合刚度、啮合误差等因素的影响，建立了变厚齿轮RV减速器系统的非线性动力学模型。系统中每个构件具有三个自由度，包括一个径向平移自由度、一个轴向平移自由度和一个扭转自由度。
　　用Runge-Kutta算法求解系统非线性微分方程组，得到其数值解。基于系统微分方程数值解，绘制了不同转速下，系统稳态响应的位移-时间曲线，绘制了系统响应的振幅变化曲线图，分析系统外部动载荷激励、内部激励、齿侧间隙、阻尼等因素对系统振动响应的影响。
　　运用多尺度法求解了系统非线性微分方程组解析解，并与数值解结果进行了对比。分析了系统中主要共振频率因子，发现系统中存在多种共振和谐波共振形式；讨论了阻尼对系统振动响应振幅的影响，发现阻尼对系统共振振幅有明显的抑制作用，对变厚齿轮副的共振抑制效果强于对行星齿轮副的共振抑制效果。
　　根据对系统动力学特性研究过程中发现的结构问题，修改样机设计，设计一台船用变厚齿轮RV减速器样机，为后续试验研究及更进一步的研究提供条件。

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第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的背景意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 船用RV传动齿轮箱结构分析

2.1 船用RV减速器传动原理与结构分析

2.2 各级齿轮副间传动比

2.3 船用变厚齿轮RV减速器设计

2.4 小结

第3章 船用RV传动减速器动力学模型

3.1 船用RV减速器弯-扭-轴耦合动力学模型

3.2 各个运动构件动力学模型

3.3 船用RV传动行星齿轮系统动力学方程组

3.4 小结

第4章 基于数值解的系统动力学特性分析

4.1 几何参数与质量特性

4.2 刚度及阻尼计算

4.3 系统动力学特性分析

4.4 与2K-H行星齿轮对比

4.5 小结

第5章 基于理论解析解的系统振动特性分析

5.1 多尺度法求解系统非线性方程组

5.2 结构参数对系统振动特性的影响

5.3 修改样机设计

5.4 小结

结论

参考文献

声明

致谢