Belief reliability modeling and analysis for planetary reducer considering multi-source uncertainties and wear

The planetary reducer is a common type of transmission mechanism,which can provide high transmission accuracy and has been widely used,and it is usually required with high reliability of transmission characteristics in practice.During the manufacturing and usage stages of planetary reducers,uncertainties are ubiquitous and wear is inevitable,which affect the transmission characteristics and the reliability of planetary reducers.In this paper,belief reliability modeling and analysis considering multi-uncertainties and wear are proposed for planetary reducers.Firstly,based on the functional principle and the influence of wear,the performance margin degradation model is established using the hysteresis error as the key performance parameter,where the degradation is mainly caused by the accumulated wear.After that,multi-source uncertainties are analyzed and quantified separately,including manufacturing errors,uncertainties in operational and environmental conditions,and uncertainties in performance thresholds.Finally,the belief reliability model is established based on the performance margin degradation model.A case study of a planetary reducer is applied and the reliability sensitivity analysis is implemented to show the practicability of the proposed method.The results show that the proposed method can provide some suggestions to the design and manufacturing phases of the planetary reducer.

CAD/CAE system for the ring planetary reducer with small tooth number difference

A CAD/CAE system of the ring-type planetary reducer with small tooth number difference is presented. It is a parameterized CAD/CAE system adopting the object-oriented technique and comprising in itself the geometric feature database (including the modules of ring-plates with inner teeth, eccentric shaft modules and output shaft modules), standard component database and material database. In comparison with design by handwork , this computer aided design and analysis system has the advantages of improved quality, shortened design period and reduced cost. The reliability of the system has been verified by a illustrative example.

Design and Dynamics Simulation of a Novel Double-Ring-Plate Gear Reducer

A patented double-ring-plate gear reducer was designed and its dynamic performance was simulated. One unique characteristic of this novel drive is that the phase angle difference between two parallelogram mechanisms is a little less than 180 degree and four counterweights on two crankshafts are designed to balance inertia forces and inertia moments of the mechanisms. Its operating principle, advantages, and design issues were discussed. An elasto-dynamics model was presented to acquire its dynamic response by considering the elastic deformations of ring-plates, gears, bearings, etc. The simulation results reveal that compared with housing bearings, planetary bearings work in more severe conditions. The fluctuation of loads on gears and bearings indicates that the main reason for reducer vibration is elastic deformations of the system rather than inertia forces and inertia moments of the mechanisms.

无传动间隙的3K行星齿轮减速器设计

3K行星齿轮减速器的啮合齿轮副存在齿侧间隙,使得传动链中引入了传动间隙,导致传动精度降低以及换向冲击。为消除3K行星齿轮减速器的传动间隙,利用3K行星齿轮传动中行星架不参与力矩传递的特性,提出了一种柔性行星架以消除传动间隙,并通过仿真分析验证了所提消隙机构的有效性。通过配齿及效率优化实现了高效的正向和反向传动。研制样机并进行了传动精度、滞回特性、正弦响应误差、正向传动效率、反向传动效率以及反向启动扭矩测试,结果验证了所提柔性行星架对消除3K行星齿轮减速器传动间隙、提高传动精度和传动效率以及提高反向传动性能的有效性。

重载行星轮系安装误差对系统均载性能的影响

行星轮安装误差的存在会导致行星轮系产生不均载问题,进而会影响减速器的传动性能和寿命。以往的研究未明确定义不同角度下的安装误差对系统均载性能的影响,并且关于多行星轮对系统均载影响的研究(在不同安装误差和不同输入功率下)也较少。为此,研究了实际应用中行星轮系安装误差对系统均载性能的影响。首先,以重载四行星轮系为研究对象,建立了行星轮径向和切向安装误差的综合误差表达形式;然后,基于轮系的传动模型,分析了单行星轮不同安装误差角和误差数值对系统均载的影响;最后,在单行星轮的基础上分析了不同工况和误差配置下多行星轮对系统均载的影响。研究结果表明:行星轮的切向安装误差对系统均载影响最大,径向安装误差对系统均载影响最小,当单行星轮安装误差数值为60μm,安装误差角θ从径向往切向方向靠近时,行星系统的均载系数增大了9.6%;误差绝对值越大,均载系数越大,当单行星轮安装误差数值从-30μm到-60μm时,系统的均载系数增大了4.6%;多行星轮存在切向安装误差对系统均载的影响可以用有效误差来衡量;齿轮承载范围内,随着输入功率的增大,安装误差对系统均载的影响逐渐减小。

经验模态分解与阶次跟踪分析对机器人用精密减速器故障诊断

针对行星摆线针轮减速器的故障特征在摆动疲劳实验中难以提取的问题,本文提出了一种经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)与阶次跟踪分析结合的方法对疲劳实验中的减速器进行故障诊断。通过对采集到的时域信号进行等角域重采样、经验模态分解、计算固有模态分量(Intrinsic mode function,IMF)的峭度值、选取固有模态分量重构、快速傅里叶变换(Fast fourier transform,FFT)后得到阶次图进行验证。结果表明:该方法能够准确的提取包含故障信息的固有模态分量,实现了行星摆线针轮减速器在非平稳状态下的故障特征识别。

基于疲劳失效的行星齿轮减速器时变可靠性分析

随着科技革新与社会发展,对行星齿轮减速器的可靠性要求越来越高。行星齿轮减速器运行过程中存在疲劳因素,会导致可靠度发生变化。针对这一问题,首先,根据应力-强度干涉理论,构建行星齿轮减速器在疲劳失效(主要是齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效)下的时变可靠性模型;其次,结合单调性定理,将时变可靠性模型简化,利用Matlab编程,求解了行星齿轮减速器的可靠度;对时变可靠性模型的各变量进行了灵敏度分析;最后,以PM90精密行星齿轮减速器为例,分别得到基于疲劳失效下的可靠度和各变量的灵敏度,阐述了在接触疲劳失效和弯曲疲劳失效下的可靠性时变规律,为行星齿轮减速器的时变可靠性分析奠定了基础。

考虑中心线偏差的精密行星减速器优化仿真分析

以精密行星减速器为研究对象,考虑中心线偏差对传动误差和齿面载荷的影响,建立精密行星减速器三维模型,利用KISSsoft软件进行偏移量的分析,得到了不同偏移量下齿面载荷分布情况和行星轮系的传动误差,最后结合实际工况下含支撑装置的扭转弯曲组合变形,提出一种齿轮组合修形方法,通过排列组合增量的方式获得最优解,对比优化修形前后的齿轮啮合性能及行星系统的传动性能,该修形方式降低了中心线偏差导致的齿面偏载,改善了传动误差,为考虑中心线偏差下齿轮修形提供了一种参考方法。

机器人用精密行星摆线减速器主轴承预紧量对倾覆刚度影响研究

为掌握机器人用精密行星摆线减速器主轴承的受力状态,结合减速器的结构特点,建立了同时考虑外部负载与摆线齿轮啮合力的静力学模型,对额定工况下110E型减速器主轴承受力和内部接触状态进行分析,得到符合实际的受力结果;在此基础上,针对精密减速器的高倾覆刚度要求,基于Romax Designer仿真分析软件建立减速器等效模型,分析了主轴承预紧量对倾覆刚度的影响规律。结果表明,主轴承的倾覆刚度随预紧量的增大而增大,同时满足倾覆刚度和疲劳寿命要求的最佳预紧量范围为5~20μm。研究结果对主轴承安装预紧量的选择具有一定的参考意义。

WK-10B电铲提升机构的改进

WK-10B电铲在使用中,其提升机构暴露出结构笨重、传动效率低、能耗高等诸多弊端,严重影响设备出勤率,甚至危害到矿山安全生产。在对电铲原有结构不进行大规模改造的基础上,成功运用行星减速机对提升机构进行改进,从根本上解决了现有提升机构存在的问题,使用效果良好,经济效益显著。

整体式箱体结构矿用行星减速器锥齿轮副接触区调整关键技术研究

针对煤矿井下采煤工作面刮板输送机配套的行星齿轮减速器整体式箱体结构,研究其输入轴和第二轴的结构和定位方式等,实现其在箱体内的整体组装和圆锥齿轮副接触区的调整,满足设计和使用要求。新的结构和技术为整体式结构矿用行星齿轮减速器圆锥齿轮副接触区调整提供了一种新的解决方案。

航空行星齿轮减速器在传动系统中的设计研究

航空行星齿轮减速器作为一种重要的机械元件,广泛应用于航空航天领域。轻量化、高可靠性和高效率的特点,使其成为航空发动机的理想选择。然而,由于其特殊性质和复杂结构,其设计和制造也面临着诸多挑战。因此,将从航空行星齿轮减速器的基本理论出发,通过对其在传动系统中的设计进行研究,并提出一些齿轮强度校核方法,以期为该领域的发展提供一定的参考价值。

EBZ160掘进机行星减速器结构化力学分析

为进一步探究EBZ160型掘进机可能的优化路径,从实际案例入手,针对其因行星减速器结构而运行效率不足的问题,以轻量化的设计理念对行星减速器结构进行优化设计,明确其传动比、齿数与齿轮模数等关键参数信息,以此进行优化。而后对优化后的掘进机行星减速器结构进行有限元分析,结果显示,优化设计后的EBZ160掘进机行星减速器,不但实现了轻量化,而且完全符合在正常工况条件下对结构的强度要求,表明设计在理论上可靠安全,可进一步通过现场实验予以验证。

齿廓修形对行星减速器啮合干涉现象影响的研究

为消除行星减速器齿轮副啮合干涉现象,以某渐开线行星减速器中单级行星齿轮为对象,以行星齿轮级传动误差、s-p啮合副啮合接触性能和齿轮副接触应力为修形评价指标,研究了其太阳轮和行星轮的齿廓修形参数对该齿轮传动性能的影响。研究表明,与未修形时相比,当对太阳轮和行星轮进行修形后,行星齿轮级传动误差、齿轮副接触应力、s-p啮合副啮合接触性能及齿轮传动的稳定性都有了极大的改善。针对齿轮修形参数的对比分析发现,当修形量在(16±4)μm(太阳轮)和(11±4)μm(行星轮)时,各项指标都达到了最优,对提高行星齿轮的传动性能和行星齿轮的修形加工具有一定的参考意义。

微型行星减速器动力学仿真研究

基于行星减速器的实际使用情况,保证其结构在运动过程中的稳定性,通过Solidworks建立行星减速器模型,采用ADAMS虚拟样机进行了运动学和动力学仿真。根据仿真计算结果可以获得输出轴转速,输入扭矩,齿轮啮合频率,齿轮啮合力,结合理论计算验证了行星机构设计的正确性,并进一步利用ABAQUS有限元软件对行星减速器壳体进行了模态分析,验证了行星机构在传动过程中不会发生共振,为行星减速器的动态特性提供了理论参考。

精密行星减速器回程误差优化研究

为了提高精密型行星减速器的回程精度,对关键零件的公差进行优化。基于精密行星减速器传动部分关键零件的公差,建立多参数回程误差数学模型。基于天鹰优化算法,对多参数回程误差数学模型进行计算分析,运用MATLAB软件求得回程误差计算模型的最优解。以220-ZD型精密行星减速器为例,对比参数优化前后的计算结果,回程误差减小7.2%。结果表明,通过对关键零件参数优化、合理分配尺寸公差来控制精密行星减速器回程误差是合理的。

RV减速器行星级配齿方法研究

对RV减速器行星级的配齿方法进行研究。通过分析RV减速器的结构特征和内部各传动部件之间的运动关系,建立太阳轮、行星轮、曲柄轴等核心构件之间的角度啮合关系。分析零部件装配工艺的互换性关系,建立RV减速器第一级行星传动部分的配齿模型,进而得到适用于不同型号、不同传动比RV减速器的配齿方法。以RV-80E-121型减速器和RV-3000J型减速器为例,验证所提出的配齿方法的正确性。

基于改进天牛须算法的永磁电机过载转矩分析

定子铁心饱和以及电枢反应等因素极大地影响永磁无刷直流电机(BLDC)的过载能力,无法满足足式机器人运动时的转矩需求。因此,设计一台具有高过载能力的减速电机。从电机关键结构参数出发,分析极槽配合、齿槽宽度以及磁钢厚度对BLDC过载转矩的影响;进一步利用有限元及响应面法构建过载转矩和转矩波动的优化模型,并采用改进天牛须算法进行多目标优化设计;对比优化前、后电机的电磁性能和过载输出转矩,并分析行星减速器结构对电机影响。最后,根据电磁设计进行样机研制,并进行转矩转速试验。结果表明:优化后平均过载转矩从1.99 N·m增加到2.05 N·m,转矩脉动从6.78%降低到6.34%,减小了0.44%,电机过载输出性能更好,且样机实验与仿真结果相接近,验证了所提方法的合理性。

基于ANSYS Workbench的行星齿轮减速器仿真分析

随着光纤激光应用的成熟和普及,在汽车制造、船舶、医疗和航空航天等方面得到广泛的应用。为了进一步提高光纤激光设备的高可靠性、高稳定性和高效率,有必要对行星减速器进行有限元分析和模态分析。通过建立行星齿轮减速器的简易模型,以行星齿轮减速器为研究对象,分析其传动过程中的载荷及工况,利用三维软件ANSYS建立行星齿轮减速器的三维模型,并将模型导入至有限元分析软件ANSYS Workbench中,对三维模型进行了静力学有限元分析和模态分析。试验研究表明,整个行星减速器的等效应力和应变主要分布在太阳轮与3个行星齿轮啮合处,且最大应力发生在太阳轮的齿根圆角处,其最大值为119.64 MPa;最大应变发生在啮合齿轮齿根处,最大位移发生在太阳轮齿轮顶部,其最大值为9.75×10^(-3)mm;行星齿轮减速器的模态结果主要表现为行星齿轮的扭转变形,其设计结果满足要求。

基于Matlab的固钉器传动结构软件设计及应用

电气动固钉器设计参数多,且内在关系复杂,使得研发周期较长效率低。为提高某类型电动固钉器的设计效率,采用Matlab、Kiss soft与Excel联合编制的方法,开发了可视化的参数化设计软件。其中Matlab实现设计计算、程序编译及界面实现,Kiss soft实现齿轮结构设计功能,Excel作为数据库保存设计结果。该软件针对不同类型电动固钉器的需求,以电机参数、射钉威力、主缸直径等作为输入参数,给出传动系统方案,设计出三级行星减速器、一组锥齿轮和传动丝杠结构。根据各齿轮结构参数,自行计算其齿根安全系数和齿面安全系数值,对结构进行强度校核,通过Excel表格输出设计结果。结果表明,该软件所设计出的传动系统满足实际工作要求,可作为电动固钉器设计的有效辅助,快速完成不同款型产品的设计,缩短研发周期,提高研发效率。