精密钢球传动啮合法向力与弹性回差

针对精密钢球传动法向力的传统求解方法和弹性回差对传动性能的影响,在分析啮合副弹性回差产生机理的基础上,提出利用啮合点刚度系数精确求解法向力和弹性回差的方法。建立啮合副力学模型,利用啮合点刚度系数并通过力矩平衡方程分别推导出减速啮合副和等速啮合副的弹性转角和啮合点法向力公式,应用啮合副弹性转角分别推出减速啮合副弹性回差、等速啮合副弹性回差和传动机构弹性回差的计算公式,并分析机构参数对弹性回差的影响规律。研究结果表明,减速啮合副和等速啮合副啮合法向力可用统一公式表示,传动机构弹性回差曲线呈周期性波动,机构参数变化对弹性回差影响较明显,减速钢球数对弹性回差影响最大。研究结果为精密钢球传动的传动精密性和运动平稳性分析及机构设计提供理论依据。

精密钢球传动等速输出机构环槽设计与力学性能

针对精密钢球传动等速输出机构环形槽内侧易产生接触变形对传动性能的影响,提出了新型环形槽结构,通过分析啮合点刚度,阐释了接触变形的产生机理。建立了法向力理论分析模型,求得啮合点刚度系数和法向力计算表达式。分析了夹角系数和半径系数对应力及下降函数的影响。结果表明:新型结构环形槽内侧承担一部分载荷,改变半径系数可得到合适的法向力下降函数值,改变夹角系数可将切应力控制在许用切应力范围内,同时获得较小的正应力。

精密钢球传动减速机构的瞬时接触热特性分析

基于Hertz接触理论,以精密钢球传动减速机构为研究对象,建立了减速机构啮合副齿面接触分析模型。分析了钢球与摆线槽齿面间的瞬时接触域,在此基础之上,分析输入轴转速、负载对减速机构热特性的影响,得到钢球与齿面间接触域的瞬时生热率和瞬时摩擦温升。分析结果表明:钢球与摆线槽齿面的瞬时接触域是时变接触椭圆;输入轴转速和负载对瞬时生热率和瞬时摩擦温升都有明显影响,但转速的影响更大;瞬时摩擦温升在常规转速下随转速单调递增,在超低转速下随转速先递减再递增。研究结果为精密钢球传动的三维热力耦合分析奠定了理论基础。

精密钢球传动系统动力学建模与模态分析

为能够准确反映精密钢球传动系统的固有特性。考虑摆线槽曲率和啮合法向力变化对啮合刚度的影响,通过力矩平衡方程和轴向力平衡方程求得啮合副时变啮合刚度。建立精密钢球传动系统平移-扭转耦合动力学模型,推导出系统动力学微分方程,得到系统自由振动特征方程,求解出系统固有频率和振型。研究结果表明,传动系统的各阶固有频率均呈周期性变化,在给定样机参数时,随着转角的增加,在低阶(1～10阶)、中高阶(27～29阶)、中高阶(30～34阶)的各自固有频率轨迹接近处发生模态跃迁,在高阶(39～42阶)固有频率轨迹相交处等速钢球组1直线振动模式与等速钢球组2直线振动模式之间会发生变化。

基于尺寸误差的精密钢球传动组合输出盘力学性能分析

针对实时无隙精密钢球传动组合输出盘创新结构,在考虑钢球和导向槽尺寸误差的基础上,建立啮合副接触点力学模型,利用力矩平衡方程以及接触点处刚度系数,推导出啮合点实际接触角和法向力的计算公式并进行精确求解。将法向力转化为接触区上的分布力,计算分析了接触区中心变形、压强和无量纲应力及其在误差影响下的变化规律。研究结果表明,两种误差的变化均影响组合输出盘的力学性能,其中,钢球尺寸误差对法向力分布的影响更为明显,也是影响组合输出盘力学性能的主要因素。研究结果为精密钢球传动组合输出盘创新结构设计与分析提供理论依据。

精密钢球传动啮合法向力与弹性回差

针对实时无间隙精密钢球传动中的啮合副摩擦问题,建立了修正的啮合力学分析模型,采用接触刚度系数法精确计算了各啮合副的法向啮合力和切向摩擦力。根据非赫兹理论,将球齿接触等效为椭球和半无限弹性体的接触模型,采用离散卷积和快速傅里叶变换(DC-FFT)技术对啮合副的接触应力进行了分析。在此基础上,建立了基于 Mises 屈服准则的输电系统承载力估算方法。结果表明,切向分布力对啮合副的接触应力场有显著影响,在不同啮合位置,最大等效应力约为中心接触压力的0.621倍。而且,行星板的承载能力比中心板的承载能力弱,因此,传动系统的承载能力应由行星板来确定。

精密钢球传动耦合热弹性半解析接触模型及其接触特征

在修正精密钢球传动受力模型和相对滑动模型基础上,建立精密钢球传动啮合副耦合热弹性半解析接触模型。采用热源法推导啮合副接触温升的半解析式,并利用影响系数法计算考虑耦合热弹性影响的啮合刚度和啮合副变形。为提高模型的计算效率,给出了对应公式的离散卷积形式。深入分析精密钢球传动的耦合热弹性接触特征,并通过对比分析验证半解析模型的可行性。结果表明:中心盘外侧齿面上的接触温升相对最高,行星盘内侧齿面上的接触温升相对最低;啮合副耦合热弹性接触模型计算的啮合副变形和啮合刚度要大于Hertz接触模型的计算结果。研究结果可为考虑热特性的精密钢球传动动力学特性的研究以及实际工程应用提供一定的理论依据。

无隙钢球精密传动啮合副滑动特性研究

针对无隙钢球精密传动啮合副中钢球滚滑现象对传动精度的影响,运用啮合原理和转化机构运动学分析方法,提出采用弧长差表征啮合副滑动特性的方法,阐释了无隙钢球精密传动啮合副传动过程中钢球滑动产生的机理。建立了理论分析数学模型,分析了滑滚状态下啮合副在啮合传动过程中相对滑动速度和滑动率的变化规律,并绘制了其变化曲线。建立了无隙钢球精密传动啮合副三维实体,并利用ADAMS进行了运动学仿真分析。结果表明,啮合副传动过程存在微量滑动,钢球与中心盘啮合处的滑动速度和滑动率较大,磨损也较严重。

实时无隙钢球精密传动空间速度矢模型

针对实时无隙钢球精密传动机构中钢球的空间运动问题,根据微分几何理论,推导出了修正D-H变换矩阵,得到了传动机构钢球上任意一点相对于中心盘和组合行星盘的位置。利用转换机构法和空间几何建模理论,建立了钢球相对于中心盘和组合行星盘的空间相对速度矢模型。分析了传动机构摆线盘槽形角和钢球数对速度矢模型的影响。仿真结果与数值模拟结果的对比分析验证了空间速度矢模型的可靠性。

精密钢球传动的弹流润滑及参数分析

在精密钢球传动接触力学和运动学研究的基础上,应用Hamrock-Dowson公式推导出精密钢球传动啮合副最小油膜厚度计算公式。应用数值计算方法,研究摆线齿形的短幅系数和滚圆半径及钢球半径等基本参数对啮合副最小油膜厚度的影响规律。分析判别啮合副的润滑状态,提出啮合副处于完全弹流润滑状态时参数选择的计算方法,并计算出基本参数的取值域。为精密钢球传动的设计和应用提供了理论依据。

实时无隙钢球精密传动啮合副本体温度场分析

根据传热学理论,建立实时无隙钢球精密传动啮合副本体温度场的计算模型,结合机构的结构特点,推导出啮合副相对滑动速度、最大接触应力和摩擦因数的计算公式,建立了啮合副热流密度以及摆线槽啮合面、钢球表面和啮合副端面等区域的对流换热系数数学模型。通过有限元软件计算出啮合副本体温度场,分析了机构设计参数对本体温度场的影响规律。结果表明:中心盘的本体温度高于行星盘,且参数变化对啮合副本体温度场有较明显的影响。研究结果为实时无隙钢球精密传动啮合副热弹耦合分析与可靠性研究奠定了理论基础。

实时无隙钢球精密传动等速啮合副闪温研究

根据机构的结构特点和闪温理论,研究实时无隙精密钢球传动等速啮合副瞬时接触温升规律,推导出啮合副中各接触点的相对滑动速度、最大接触应力和摩擦功率的计算公式,建立了等速啮合副瞬时接触温升的数学分析模型。通过Matlab编程绘制出一个运动周期内啮合副最大接触应力的变化曲线,计算出不同设计参数下机构的额定载荷,得到一个运动周期内啮合副中最大闪温的变化曲线,并分析了设计参数对最大闪温的影响。结果表明:啮合副闪温的最大值出现在环槽内侧钢球位置角为π时,设计参数对机构最大闪温有较明显的影响。研究结果为无隙钢球精密传动等速啮合副胶合强度分析与热力耦合分析奠定了理论基础。

精密钢球减速机构的静力学和模态分析

精密钢球减速传动是一种摆线类活齿传动,钢球和摆线盘的啮合传动是一种复杂的空间接触运动,在设计中分析啮合接触的静动态特性具有重要意义,本文利用WORKBENCH有限元仿真平台,分析了二级精密钢球减速传动机构在某一个接触状态下的应力和变形,同时分析了减速系统的固有频率和振型,为减速机构的设计及优化提供重要的参考。