计入内齿板弹性的三环减速器弹性静力分析

摘要

三环减速器是中国科技人员发明的一种少齿差行星传动装置，其传动原理新颖，具有传动比大、承载能力强、结构紧凑、成本低廉和适应性广等诸多优点。内齿板是三环减速器的关键传动零件，它既是平行四边形机构的连杆，又与输出轴上的外齿轮相啮合，其结构和受力情况均比较复杂。本文利用ANSYS软件建立了相位差为120°的对称式三环减速器的内齿板有限元模型，求出了一个运动周期内三相内齿板的应力、位移与变形。研究表明，内齿板的拉压、弯曲变形都会对系统的运动、动力性能产生较大影响，设计时必须给予足够重视。 三环减速器属于过约束机构，采用刚体力学的分析方法无法求解系统中各构件的真实受力。本文计入了输入轴、支承轴与内齿板的弹性，行星轴承与支承轴承的刚度等影响因素，推导了相应的弹性变形协调条件，建立了较为完善的弹性静力学方程。将基于ANSYS的内齿板有限元分析与三环减速器弹性静力分析相结合，揭示了系统中各零部件的真实受力状态。研究表明，计入内齿板弹性后，行星轴承的使用寿命受到了一定程度的影响。该结论对三环减速器的系列化设计具有一定的借鉴意义。 此外，本文还对内齿板的结构优化设计进行了较为深入的研究，提出了增大板缘尺寸、开孔和切弧三种不同的内齿板结构修改方法。经弹性静力分析，并综合综合考虑行星轴承当量动载荷、内齿板最大应力及高速轴支点动反力等因素，对内齿板的结构优化设计提出了合理的建议。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1三环减速器简介

1.2三环减速器的优点及现存的主要问题

1.3三环减速器研究现状综述

1.3.1受力分析

1.3.2振动与噪声控制

1.3.3多齿弹性啮合效应

1.3.4新产品系列设计

1.4本文的研究内容

第二章三环减速器内齿板的有限元分析

2.1前言

2.2有限元分析及有限元分析软件ANSYS

2.3内齿板有限元模型的建立

2.3.1内齿板的结构

2.3.2内齿板实体模型的建立

2.3.3内齿板实体模型的有限元网格划分

2.4内齿板有限元模型的加载

2.4.1内齿板的受力分析

2.4.2加载中存在的问题

2.4.3对内齿板有限元模型施加弹簧约束

2.5内齿板有限元模型的求解

2.6内齿板有限元模型的计算结果分析

2.6.1内齿板的位移和应力分析

2.6.2内齿板的变形分析

2.7本章小结

第三章计入内齿板弹性的三环减速器弹性静力分析

3.1前言

3.2内齿板视为刚体时系统的弹性变形协调条件

3.3计入内齿板弹性后系统的弹性变形协调条件

3.4子系统的弹性静力学方程

3.5计入内齿板弹性后系统的弹性静力学方程

3.6计入内齿板弹性的三环减速器弹性静力分析

3.6.1第一次求解结果

3.6.2第二次求解结果

3.7本章小结

附录

第四章内齿板结构优化设计

4.1前言

4.2增大板缘尺寸

4.3开孔和切弧

4.4内齿板结构修改对高速轴支点动反力的影响

4.5本章小结

第五章全文总结和展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间撰写的论文

作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

致谢