開題報告ppt-擺線鋼球減速器的建模仿真及其配重的優(yōu)化設計

1、,,,,,,1,,擺線鋼球減速器的建模仿真及其配重的優(yōu)化設計,,,,,,內容提要,1：課題的研究背景及意義2：國內外的研究現況3：研究的內容及目標4：研究技術路線5：關鍵問題與難點問題6：研究進程7：參考文獻,,,,,,,,背景及意義,應用：工程機械、機器人、機床、儀器和儀表等各個方面。,,行星傳動,,特點：外廓尺寸小、結構緊湊、重量輕且承載力大、傳動比大、運動平穩(wěn)、能很好地抵抗沖擊和振動、工作可靠。,目前行星傳動技術的

2、發(fā)展方向,,,,,背景及意義,,,,,硬齒面高精度,高轉速大功率,大轉矩大規(guī)格,標準化多品種,廣泛使用滲碳和滲氮等熱處理方法提高硬度，精度在6級以上，利于同尺寸提高承載能力。,由于具有高傳動比，在高速傳動中得以廣泛利用，采用功率分流，使得機構優(yōu)越性得以體現。,中低速、重載傳動要求其具有大轉矩，傳動功率也越來越大。,為便于制造要求其系列化設計，品種型式的多樣來滿足市場要求。,,,,,,背景及意義,課題的提出及意義,,對于高性能精密

3、機械的各種傳動機構，其隨動特性直接影響了精密機構的應用。而隨動性能與行星傳動機構的齒隙、構件的彈性變形、傳動件的磨損等諸多因素有關。 近年來人們研究開發(fā)出的擺線鋼球傳動減速器在一定程度上可以解決或者改善現有行星傳動減速器的一些不足之處。其在機器人、精密測量儀器、航天器、醫(yī)療機械等精密機械中有很好的應用前景。所以無論是在理論上還是實際應用中，本課題都有重要的價值和意義。,,,,,背景及意義,圖（1）擺線鋼球減速器的運動簡圖,

4、,,,,,,背景及意義,無側隙嚙合副 無側隙W輸出機構嚙合副間隙自動調節(jié)機構,,,無側隙嚙合技術,零回差特性,,,,,,背景及意義,,,無回差特性承載能力高、剛度大,傳動效率高、具有運動倒置功能結構緊湊、控制精度高,傳動比大、范圍廣傳動平穩(wěn)、無噪聲,,擺線鋼球傳動特點,,,,,,,,,國內外研究現狀,國外研究現狀,1982年美國人洛斯·麥法蘭德（ROYS·MCFARLAND）在美國

5、雜志《機械工程師》上提出了一種利用軸承滾珠和軸承墊圈代替齒輪輪齒的“無齒齒輪”傳動技術。20世紀80年代中期，國際上美、德、日、捷克等國相繼提出了多種鋼球傳動的新結構。20世紀90年代起，日本學者對擺線鋼球傳動進行了較深入的理論研究和探討，并在機器人的關節(jié)傳動機構和某些精密伺服傳動機構上得以應用。,,,,,,,國內外研究現狀,國外研究現狀,,圖（2）單級BR系列鋼球減速器結構簡圖,1.輸入軸；2、9、11軸承；3.端蓋；4.十字

6、滑道盤；5.等速鋼球；6.偏心盤；7.變速鋼；8.輸出盤；10.機架；12.預壓螺母；13.密封圈；14.輸出軸,1：傳動比5~452：扭矩范圍為5~250N·m3：最高轉速3000r/min,,,,,,,,,國內外研究現狀,國內研究現狀,,四川輕化工學院的李思益等人在加工制造及樣機實驗方面進行了細致研究。杭州電子工業(yè)學院的周建軍教授推導出了接觸受力的計算公式。燕山大學的曲繼方教授、安子軍教授在傳動原理及型變換、加

7、工制造等理論和實踐方面獨具特色。,,,,,,國內外研究現狀,國內研究現狀,,1.輸入軸；2、8、10.軸承；3.定擺線盤；4.鋼球；5.動擺線盤；6.平衡塊；7.殼體；9.螺釘；11.密封圈；12.止推螺母；13.預壓螺母；14.輸出軸,圖（3）一種新型擺線鋼球減速器,,,,,,,研究的內容及目標,機械振動,,,動載荷和噪聲工作性能和使用壽命下降 零、部件早期失效,,,振動分析,,偏心軸輸入,,,設計配重塊,,,優(yōu)化配重,,,,

8、,,,研究的內容及目標,,各參數的合理確定及其理論計算。,簡化減速器模型并對其振動特性進行分析。,研究目標,通過以上內容的研究，我們可以得出擺線鋼球減速器各參數的理論計算公式并驗證其正確性，得出其振動特性以及對配重塊進行優(yōu)化設計，得出最優(yōu)模型。,擺線鋼球減速器的建模以及在adams中的仿真。,對配重塊進行優(yōu)化設計。,,,,,,,,,,研究的內容及目標,圖（4）內外擺線在Mathcad中的動態(tài)仿真,,,,,,研究的內容及目標,,圖（5）內

9、外擺線嚙合仿真,,,,,,,研究技術路線,,理論研究,,,,齒廓曲線性質研究以及轉化機構法計算傳動比。2. 滾圓半徑、短福系數K、擺線波數等參數的選擇以及基于空間嚙合理論的根切研究。3. 依據彈性力學赫茲應力理論，提出減速器的力學模型，導出其受力計算公式。,,,,,,,研究技術路線,,建模仿真,,,運用SolidWorks軟件，對減速器進行三維建模，并檢查其是否存在干涉。2. 應用Adams-View模塊，通過施加合適的約

10、束和轉矩，對減速器進行運動仿真，并在Adams-PostProcessor模塊中導出各參數的曲線圖。,,,,,,,,研究技術路線,,振動分析,,,按質量集中法，計及阻尼的影響，將模型簡化為單自由度質量彈簧阻尼系統(tǒng)。由質心運動定理列出運動微分方程，并對其求解，分析得出其共振條件和臨界轉速。不計重力和阻尼，將模型簡化為單自由度扭轉系統(tǒng)，由轉動動量矩定理列出運動微分方程，計算其扭轉振動。,,,,,,,,研究技術路線,,配重優(yōu)化設計,,

11、,根據力矩平衡，求得配重的平衡離心慣性力大小。綜合考慮配重質量及其制造加工工藝，選定配重截面形狀，并標明其關鍵尺寸。建立配重外形和質量的多目標優(yōu)化數學模型，利用Matlab遺傳算法工具箱進行優(yōu)化，得出優(yōu)化后的配重尺寸參數。,,,,,,關鍵問題與難點問題,,,,,,,,參數確定,建模仿真,振動分析,優(yōu)化設計,,,不平衡質量系統(tǒng)的動力學模型建立，振動數學模型的建立及求解。,多目標優(yōu)化數學模型的建立，分目標函數權重系數的歸一化處理，優(yōu)

12、化算法的收斂。,,,,,,研究進程,,2013.3：查閱相關文獻，確定研究內容，完成開題報告。2013.4：合理選擇各參數，得出一份合適的建模數據。2013.5：對擺線鋼球減速器進行三維建模。2013.6~2013.7：將模型導入Adams，施加約束和力矩，進行仿真，得出各參數曲線，驗證理論計算。2013.8~2013.9：簡化模型，分析其振動特性，著手小論文寫作。2013.10~2013.11：對配重進行優(yōu)化設計，驗證其優(yōu)化

13、后模型的優(yōu)越性。2013.12：對之前工作進行總結完善。2014.1~2014.5：按照學校要求撰寫論文2014.6：制作論文PPT，準備論文答辯。,,,,,,參考文獻,,[1] 饒振綱．行星傳動機構設計[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1994.6[2] 鄭州工學院機械學學科組．擺線針輪行星傳動[M]．北京：科學出版社，1978[3]馮澄宙．漸開線少齒差行星傳動[M]．北京：人民教育出版社，1981.3[4] 安子軍，曲繼方．

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