RV减速器动力学固有特性研究

摘要

随着现代制造业的飞速发展，工业市场对机械设备的要求日益增高。精密减速装置作为现代机械设备中一种非常重要的基础部件，对保证产品品质具有非常重要的意义。RV减速器是在摆线针轮传动的基础上改进和发展起来新型二级行星减速装置，集中了渐开线齿轮传动和摆线传动的诸多优点，结构紧凑、运行平稳、传动精度高、效率高，广泛应用于机器人领域。为改善RV减速器的工作性能，本论文针对其系统扭转振动特性进行了研究。主要完成了以下工作：
　　研究了RV减速器的外摆线齿形曲线的两种生成方法，分析了摆线针轮连续传动的条件；推导了外摆线齿形的参数方程，并利用三维软件Pro/E构建了摆线轮的实体模型。在此基础上利用赫兹理论对摆线针轮传动部分的啮合刚度进行了研究，建立了其扭转刚度的数学模型，推导了其计算公式，为进一步研究系统振动特性打下基础。
　　根据RV系统传动特点，考虑摆线轮和曲柄轴公转自由度，以及摆线轮偏心角等影响因素，利用集中参数法建立了RV减速器的修正扭转振动动力学模型；计算并分析了系统的固有频率及主振型，结果表明摆线轮偏心角度的变化对系统的偶数阶固有特性参数有影响。
　　为深入分析RV减速器的动态特性，针对RV减速器固有特性的特点，定量研究了系统各刚度的变化对系统一阶固有特性的影响，分析了影响系统一阶固有频率的主要因素。利用灵敏度理论对系统主要刚度和转动惯量进行了灵敏度分析，表明轴承刚度及行星架的转动惯量对系统的扭转振动固有频率影响较大，可为系统动态特性的优化提供理论参考。
　　利用ANSYS对RV减速器轴系零件的固有特性进行了有限元模态仿真，分析了其固有特性的特点及引发共振的可能性。最后构建有限元接触分析模型对系统摆线针轮传动部分扭转变形进行了仿真，并由变形量推导出摆线针轮传动的啮合刚度，验证了摆线针轮啮合刚度数学模型的正确性。

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第1章 绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 摆线针轮传动啮合刚度模型

2.1 摆线针轮啮合传动原理

2.2 摆线轮齿廓曲线的一般参数方程

2.3 摆线针轮传动的法向刚度

2.4 摆线针轮传动的扭转刚度

2.5 本章小结

第3章 RV减速器扭转振动的动力学模型

3.1 引言

3.2 RV减速器修正扭转振动动力学模型的建立

3.3 RV减速器的动力学方程

3.4 本章小结

第4章 RV减速器固有特性及灵敏度分析

4.1 系统固有特性计算理论

4.2 系统刚度计算

4.3 系统固有特性计算及分析

4.4 系统一阶固有频率的主要影响因素

4.5 系统固有频率的灵敏度分析

4.6 本章小结

第5章 模态分析及有限元仿真

5.1 有限元模态仿真分析理论

5.2 轴系零件的模态仿真

5.3 摆线针轮啮合刚度的有限元仿真

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文