类RV渐开线变位齿轮减速器设计与研究

作     者：徐永帅 

作者单位：陕西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈纯

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：时变啮合刚度 动力学 回差 功率流 传动效率 

摘      要：我国在RV减速器领域的生产、制造存在精度低、寿命短、承载力小。尤其在摆线针轮方面,由于我国在高精度机床等加工设备以及加工工艺方面存在着诸多不足,导致我国在摆线针轮的修形等方面与国外存在着较大的差距,难以加工出精度较高的摆线针轮。而摆线针轮是RV减速器中的核心零件,也是RV减速器两级传动中最为关键的一级。这直接导致我国在RV减速器方面难成建树,国际RV减速器市场基本被日本等国家垄断。针对我国在RV减速器领域存在的困难,本文提出一种类RV渐开线变位齿轮减速器,主要对减速器的机械结构、运动学、动力学、回差、功率流以及效率等问题进行了分析、研究。具体包括以下工作:(1)根据所提要求设计了减速器的机械结构,采用两级减速传动,第一级为伪行星轮减速传动,三片伪行星轮呈120°均匀分布,第二级采用渐开线行星轮减速传动,两片渐开线行星轮呈180°均匀分布。根据减速器的输入力矩,计算了齿轮的模数,分配了传动比,得出了两级传动中各齿轮的基本参数。根据渐开线少齿差传动中的两个基本条件,具体计算了内齿轮与行星轮的变位系数,研究了本啮合齿轮变位系数的具体计算方法,给出了变位系数完整的计算过程。其次对减速器的关键零部件如曲柄轴、花键以及轴承等进行了设计、校核。最后建立了减速器的三维模型。(2)借助ADAMS简单验证了减速器运动关系的正确性,主要研究了动力学问题。采用集中参数法,考虑了齿轮的啮合刚度、轴承的支撑刚度等建立了其动力学方程,给出了整机动力学模型。分析了各构件间的相对位移、转角及传递误差。为了提高模型的准确性,对齿轮啮合刚度采用了改进型Ishikawa时变啮合刚度计算公式,从理论层面分析了时变刚度。并采用ANSYS Workbench仿真分析了一对齿轮啮合时轮齿的应变曲线,并将其转换为刚度曲线与理论分析曲线做了对比,验证了理论所分析的刚度曲线是正确的。接着采用ADAMS对减速器进行了位移、啮合力等动态性能的仿真,最后分析、计算了轮齿啮合力并与仿真做了对比。(3)分析轮齿侧隙与由其引起的回差的关系,寻找了引起减速器产生回差的各回差源,并计算了各回差源所产生的回差,最后对各回差进行了综合,得出了减速器的整机回差。(4)根据各构件力、力矩平衡的原理,分别分析减速器中各构件的受力问题。根据减速器的空间结构,得出其为功率分流型,并将其简化为XP型单环路系统。按照单环路XP系统分析的一般方法分析了减速器中功率的流向。采用节点功率可叠加的原理分析了减速器的传动效率,并以本设计的减速器为例,计算了其传动效率。