农业机器人用摆线传动加载接触及误差分析

摆线传动为多齿啮合,具有高精度、抗冲击和回差小等优点,为农业机器人提供高的定位精度的同时具有很好的刚度和抗冲击性。利用软件进行典型参数摆线传动加载接触和动力学仿真,结果表明:连续针齿随着时间的推移受力曲线呈错位排布,修形是为了抵消实际装配误差,以及干涉会影响减速机寿命,对减速器在实际设计中选取修形方式提供一定的依据和理论支撑,对我国农业机器人关节减速器具有工程实际意义。

卧枕式针齿结构的摆线传动受力分析

由摆线传动的啮合原理可知,摆线行星传动的传动原理基于弹性小变形及变形协调假设分析了卧枕式针齿结构的摆线轮在传动过程中的受力,建立了摆线轮啮合时的受力分析模型并编制了算法,结合啮合力计算算例将该算法进行了说明,获得了卧枕式针齿结构的受力分布特点.最后与传统受力计算方法对标准齿廓和修形后齿廓的受力分析结果进行了比较分析,得到的算法可作为卧枕式摆线传动中摆线轮的设计,齿廓修形,参数优化和强度计算的基础。

可实现活塞无侧压的内摆线传动机构建模与仿真

根据内摆线形成原理,在一种S195柴油机结构基础上,利用实体设计Solidwirks软件,完成了行星齿轮内摆线传动机构实体模型设计,运用ADAMS建立了内摆线传动机构动力学仿真模型,并与传统曲柄-连杆机构运动特性仿真进行了对比。研究表明:行星齿轮内摆线传动实现了活塞简谐运动特性,基本消除了传统活塞侧压力的影响,大大减少了活塞机械摩擦损失,并改进了单缸柴油机NVH特性。在取代传统内燃机曲柄-连杆动力传动机构方面进行了有益探索,仿真分析结果为行星齿轮内摆线传动机构的工程应用提供了理论依据。

变截面摆线传动的齿廓曲率研究

变截面摆线传动是一种可以通过调整变截面摆线啮合副的轴向位置实现无侧隙啮合的新型摆线行星传动。曲率半径是轮齿根切、接触强度及刀具半径等设计和加工的重要参数。在运动学法的基础上,研究了变截面摆线轮齿廓曲面的曲率特性。通过针齿齿廓的曲率和运动参数确定变截面摆线轮齿廓曲面的曲率,建立了内啮合变截面摆线轮齿廓曲面曲率的统一表达式。从变截面摆线轮齿廓曲面轴向线性和非线性的角度,分别以锥形摆线轮和圆弧状/抛物线状鼓形摆线轮为例进行了关于变截面摆线轮曲率的曲率公式推导,进一步给出了数值计算实例。

用于机器人驱动的新型摆线传动技术

驱动机器人的减速器需要有良好的传动精度和刚性 ,以及小的传动回差。摆线传动是一种较为适合机器人驱动的减速器之一。根据摆线传动的原理和特点 ,综述了近年来各种新型摆线传动技术的研究及其应用 ,并分析了机器人驱动用RV传动、twinspin轴承式摆线减速器、三片摆线轮减速器、Dojen摆线减速器、摆线球齿 (钢球 )减速器等新型摆线传动技术特点。

二级同轴摆线传动动态激励及响应分析

环式减速机在使用过程中常出现振动、噪声大、发热等问题,提出一种由一级渐开线传动和一级摆线传动组成的二级同轴双曲柄行星传动,对其结构特点及传动原理进行了分析;在综合考虑齿轮系统时变刚度、齿侧间隙和制造误差的基础上,建立了包含齿轮副、传动轴、轴承和箱体的齿轮系统完整的动力学模型,,反映了传动系统和结构系统的耦合效应;考虑减速机三种内部激励情况下,用有限元软件预估了齿轮箱的动态响应,验证了该结构的合理性。

复式对转摆线传动设计与运动仿真分析

提出一种新型复式对转双输出大速比摆线减速器。阐明了该减速器的传动原理,分析了该减速器的结构组成,建立了该减速器的虚拟样机模型并利用动力学仿真软件分析了该减速器的运动特性,得到输出角速度曲线。通过对比仿真结果与理论计算结果,对复式摆线传动的速比特性进行了验证。该研究为新型复式对转双输出大速比摆线减速器的设计与开发奠定了基础。

摆线传动试验中接触温度和摩擦系数的测量

介绍在摆线传动的胶合模拟试验中接触温度和摩擦系数的测量方法,找出了接触温度、摩擦系数随载荷、速度、摩擦表面处理及润滑剂的变化规律。摩擦系数随载荷的增加而降低。采用特制摆线油承载能力的下限与上限分别是50~＃油的2.43～4.25倍;稳定运转时摩擦系数为0.04～0.048略高于50~＃机械油;油温最高时为100℃.试件表面磷化处理,胶合承载能力的上下限较不磷化可分别提高80～180％,摩擦系数由0.035降为0.029,油温最高为70℃.

二齿差摆线传动的实际应用

在要求传动准确、可靠、稳定性较高的传动系统中，一般齿轮传动往往是不能胜任的。另外，一般齿轮传动还存在受力状况不均匀、齿轮弯断、齿轮胶合等破坏形式。为了克服一般齿轮传动的缺点，目前，二齿差摆线传动已广泛应用于工程实际中，它可以提高整机的传动扭矩，使齿轮受力状况得以改善，使传动更加平稳、可靠。

提高大功率摆线传动胶合承载能力的试验研究

在提高大功率摆线传动胶合承载能力的研究中,经过理论分析和大量试验,得出了一些克服胶合失效的有效措施,为设计和制造大功率摆线传动提供了可靠的依据。

一种线传动水陆两用自行车的创新设计

自行车在低碳绿色出行中得到了广泛应用。设计了一款可以用于水陆骑行的自行车,陆上行驶采用棘轮线传动机构驱动,水上行驶采用气垫式漂浮结构和调速螺旋桨电驱动,并对快拆螺杆和水上结构的安全性能进行了设计分析。结果表明:该产品的设计符合安全使用要求,可应用于陆地、水上游乐和水灾急救自救等场所,对自行车的创新设计提供了一种新的设计思路。

双圆盘变截面摆线传动啮合原理

利用变截面摆线行星啮合副实现无侧隙啮合的新型双圆盘摆线轮行星传动装置。根据微分几何和齿轮啮合原理,采用运动学法建立了平行轴内啮合行星传动的齿廓啮合方程,给出了已知内齿轮齿廓条件下与之共轭的行星轮齿廓方程的一般表达式。论证了变截面摆线行星传动针齿齿廓半径沿轴向变化时所对应的系列短幅摆线互为等距线。针对变截面摆线传动,给出了针齿半径沿轴向线性变化的锥形摆线轮和非线性变化的鼓形行星轮的设计实例。

摆线针轮减速机参数对传动效率的影响与参数优化

为进一步提高摆线针轮减速机的传动效率,对减速机传动效率的影响规律进行了深入研究,提出了考虑设计参数与工况参数变化的摆线针轮减速机传动效率计算模型,并对参数进行了优化。首先,考虑摩擦力和啮合齿隙,建立了摆线针轮传动机构的多齿承载接触分析模型,计算了摆线针齿啮合力与载荷分布规律;然后,考虑摆线针轮减速机的啮合损耗、输出损耗、轴承损耗、润滑损耗和密封损耗,提出了摆线针轮减速机传动效率计算模型,并分析了设计参数和工况参数对摆线针轮减速机传动效率的影响规律。研究表明,在考虑摩擦受力的情况下,转速、负载、针齿销半径、针齿分布圆半径、偏心距、针齿套半径是影响传动效率的主要参数,针齿销数、柱销分布圆半径、柱销半径和摆线轮齿宽次之。最后,以齿轮强度、齿轮宽度、齿廓形状、齿间间隙和承载能力作为参数优化范围,将效率和体积作为目标对设计参数进行多目标优化分析,得到最优参数解,进而获得了更小体积、更高传动效率的摆线针轮减速机。

双摆线针齿传动齿廓特性与啮合特性分析

将双摆线齿廓运用到NN型少齿差行星齿轮传动领域,通过分析内外摆线轮齿廓的凹凸性、曲率和曲率半径,获得了内、外摆线齿廓的特性;通过图解法推导双摆线针齿传动中内、外摆线轮的压力角计算公式,获得了啮合过程压力角变化规律,以及双摆线针齿主要参数对于内、外摆线轮压力角的影响;通过对等距修形和移距修形进行研究,表明齿廓修形对齿形有明显影响。

RV减速器摆线针轮传动机构轮齿承载接触分析

RV减速器摆线针轮传动机构的轮齿承载接触分析是进行该机构润滑分析的基础。为明确摆线轮齿与针齿、曲拐轴承滚针与内外圈之间的动态接触特性,基于摆线针轮传动机构啮合原理,分析了6种不同齿廓修形方式下的轮齿间隙及啮合点的运动学特性;结合静力平衡方程及变形协调条件,引入非线性赫兹接触刚度,建立了摆线针轮传动机构的三维动态承载接触分析模型,确定了含有初始间隙的轮齿受载变形,利用迭代法完成模型求解,明确了传动过程中轮齿及曲拐轴承滚针内外圈啮合处的时变受力特性。

传动比波动幅度约束下的摆线轮齿廓修形量优化

摆线轮齿廓修形对摆线针轮传动机构的承载能力和运行平稳性有重要影响。为获取最优的修形策略和修形量,提出了一种以最小化传动比波动幅度为优化目标、基于内点法的摆线轮齿廓等距-移距复合修形量的优化方法。以单级摆线针轮减速器为例,建立考虑修形后的摆线轮受力平衡方程,以及摆线轮针齿的轮齿接触方程,并通过优化流程将力平衡方程和轮齿接触方程耦合集成,从而实现对3种等距-移距修形组合策略下的修形量进行优化计算,发现正等距加正移距组合修形下的最优修形量可将传动比波动幅度降低40%,最大针齿接触力降低17%,实现更平稳的传动和更好的承载性能,也有利于提高减速器传动精度和寿命。

轴承非线性特性对摆线针轮减速器传动效率的影响分析与参数确定

为构建考虑轴承接触弹性的摆线针轮传动效率理论计算方法,并揭示轴承非线性刚度的影响机制,提出一种耦合摆线轮设计参数、接触载荷及轴承参数的传动效率理论模型。该模型考虑了输入轴与摆线轮的轴承弹性,并引入非线性的轴承刚度。采用牛顿法建立摆线轮受轴承弹性力、惯性力及接触载荷时的动力学微分方程,求解该方程得到轴承弹性位移,并将其与轴承刚度参数纳入传动效率计算模型。通过对比分析不同轴承刚度参数和运行工况下的理论传动效率,并利用理论计算效率与实验测定值的差异,对理论模型加以修正并迭代计算,从而拟定轴承参数。分析表明:轴承刚度指数较小时传动效率受运行速度和负载影响很小,轴承刚度指数较大时传动效率随着负载增大而提高;拟定刚度模型具有合成效应且给定合理参数下所得传动效率与测试值大致相符,可为摆线针轮传动效率评估提供高效且准确的理论方法。

RV减速器摆线针齿传动机构线外啮入冲击研究

针对摆线针齿传动机构啮合间隙引起的线外啮入冲击,进而导致RV减速器传动误差突变和振动冲击增大的问题,基于H-C(享特-克罗斯利)接触碰撞模型和Hertz(赫兹)接触碰撞变形规律,提出考虑摆线轮齿廓修形参数和机构设计参数的线外啮入冲击力模型与分析方法。首先,基于线外啮入冲击产生机理,确定了理论啮入点与实际啮入点,明确了弹性扭转角的计算方法。其次,基于H-C接触碰撞模型与Hertz接触碰撞变形规律,提出了考虑阻尼力的摆线针齿传动线外啮入冲击力模型。然后,采用多变量拟合方法,构建了摆线轮移距修形和偏心距与啮入冲击力的映射关系,揭示了摆线针齿传动机构线外啮入冲击的影响机制。最后,应用Ansys瞬态动力学模块进行摆线针齿传动机构碰撞动态力的仿真计算。结果表明:啮入冲击力随负移距修形量的减小而增加,随正移距修形量的增大而增加,随偏心距的减小而增加;理论和仿真得到的最大冲击力误差为7.98%,尚在允许范围内,验证了线外啮入冲击模型的可行性。该研究结果可为RV减速机摆线针齿传动机构的设计与优化提供理论依据。

摆线针轮传动的啮合区间计算方法研究

针对摆线针轮传动齿廓修形量优化过程中无合适约束条件、逆向工程难以确定摆线轮齿廓修形量以及对摆线针轮传动特性研究时其啮合区间无法获取等问题,开展了摆线轮啮合区间确定方法的研究。首先,对刚度进行分析,确定了影响刚度的主要部件。然后,通过关键部件处的接触刚度分析,分别建立了滚针轴承、圆锥滚子轴承以及摆线轮啮合点扭转刚度模型。在此基础上,推导出以滚针轴承、圆锥滚子轴承以及整机扭转角度为变量的摆线轮扭转刚度方程。最后,依据啮合点连续性原理,计算出所有满足啮合点扭转刚度之和近似等于摆线轮扭转刚度的啮合区间,并依据摆线轮初始啮合点不随负载增加而改变的原理,最终实现对不同负载下可行啮合区间的筛选。该方法分析结果与实际情况基本吻合,并且无须对减速器进行拆解,可以为摆线针轮传动设计和优化提供必要的参考数据。

机器人用精密摆线传动啮合特性及回程间隙分析

针对机器人用摆线行星减速器中的摆线传动,建立了基于啮合原理和动态多齿啮合特性的受力和回程间隙分析模型。通过迭代求解得到了不同修形方式对啮合齿数、各啮合齿受力和回程间隙的影响。进一步分析了载荷对啮合特性的影响,得到摆线传动的刚度随载荷增大的曲线,为摆线传动的设计及扭振分析提供了依据。