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机器人用RV减速器动力学性能分析

作　者: 姜振波
导　师: 何卫东
学　校: 大连交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: RV减速器固有频率虚拟样机动力学特性
分类号: TH132.46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

机器人用RV传动是在摆线针轮传动基础上发展起来的一种新型传动,随着对高速、重载、轻量化和运转平稳要求的增加,动力学特性已经成为机械设计中不可或缺的一个重要环节。目前RV减速器尚处于研究阶段,利用虚拟样机对RV减速器进行系统地动力学研究尚属少数。本文主要内容包括有限元模态分析、三维造型及虚拟装配、动力学分析三个方面,如下：(1)采用Pro/E软件建立了RV减速器的各零件三维实体模型,在完成对RV-250AⅡ型减速器实体模型建模的基础上,采用有限元分析软件Ansys,对RV传动中的关键部件曲柄轴和行星架分别进行自由边界支撑和实际边界支撑条件下的模态分析。通过对其固有频率等仿真计算结果进行分析,获得了可能引起整机共振的零件本身的固有频率范围并提出改进建议。分别对增加曲柄轴轴颈和减少行星轮质量两种方案进行分析,验证了对改变固有频率及避免共振的影响。并对通过分析位移和节点变形图以获得零件上发生最大刚体位移的位置,为优化设计提供参考。(2)在三维造型软件Pro/E中完成整机的装配并为分析做必要的简化,通过干涉检查,确保了装配模型的正确性。利用接口软件mech/pro完成刚体的定义,marker点的建立,约束副的创建等,为模型导入Adams做准备。(3)在Adams中对导入的模型完成动力学分析。包括工作环境的设置及接触力的添加等分析前期工作；理论计算；模型正确性验证；各传动部件速度分析；加速度的时域和频域分析；摆线轮与针齿间的接触受力分析；摆线轮与输出行星架的接触受力分析。获得仿真曲线,通过曲线分析RV减速器虚拟样机的动力学特性。利用虚拟样机进行动力学分析为物理样机的制作和测试提供了必要的数据和分析的基础,为结构和性能优化、振动和噪声及寿命的分析提供了重要的依据,因此具有重要的理论意义和现实意义。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题的来源及意义  10-11
  1.2 国内外发展现状  11-12
  1.3 RV减速器的工作原理及基本特点  12-13
  1.4 本文的主要研究内容  13-14
  本章小结  14-15
第二章曲柄轴及行星架的有限元模态分析  15-35
  2.1 有限元简介  15-18
    2.1.1 有限元分析的理论基础  15
    2.1.2 有限元分析软件Ansys简介及分析步骤  15-17
    2.1.3 模态分析的概念及一般步骤  17-18
  2.2 模态分析准备工作  18-20
    2.2.1 曲柄轴及行星架模型的建立  18-19
    2.2.2 单元类型的选择  19-20
    2.2.3 网格的划分  20
  2.3 曲柄轴的模态分析  20-31
    2.3.1 曲柄轴自由边界支撑下的模态分析  20-23
    2.3.2 曲柄轴实际边界支撑下的模态分析  23-25
    2.3.3 避免共振的优化方案  25-29
    2.3.4 优化后的曲柄轴强度有限元分析  29-30
    2.3.5 结论  30-31
  2.4 行星架的模态分析  31-34
    2.4.1 行星架自由边界支撑下的模态分析  31-32
    2.4.2 行星架实际边界支撑下的模态分析  32-34
  本章小结  34-35
第三章基于Pro/E的RV减速器三维造型及模型的导入  35-46
  3.1 模型的建立  35-37
    3.1.1 采用Pro/E建模的优越性  35
    3.1.2 Pro/E模型的建立  35-37
  3.2 模型的干涉检查  37-38
  3.3 Pro/E导入Adams的方法  38-39
    3.3.1 通过中性格式的文件传递数据  38-39
    3.3.2 通过专用接口Mechanism/Pro传递数据  39
  3.4 Pro/E与Adams接口模块mech/pro  39-42
    3.4.1 mech/pro模块简介  39-41
    3.4.2 mech/pro应用的注意事项  41-42
  3.5 利用Pro/E和接口mech/pro完成模型导入  42-45
    3.5.1 建立刚体  42-43
    3.5.2 建立约束  43-44
    3.5.3 模型导出  44-45
  本章小结  45-46
第四章基于Adams的动力学性能分析  46-75
  4.1 Adams软件简介  46-47
  4.2 初始条件设置  47-53
    4.2.1 设置Adams工作环境  47-48
    4.2.2 Adams中接触力的施加  48-52
    4.2.3 虚拟样机相关参数的设置  52-53
    4.2.4 确定仿真分析要求获得的输出  53
  4.3 模型正确性自检  53-55
  4.4 理论计算  55-56
  4.5 空载及满载时转速仿真结果分析  56-59
  4.6 碰撞接触验证  59
  4.7 角加速度仿真结果分析  59-63
  4.8 摆线轮与针齿间的接触力仿真分析  63-72
    4.8.1 摆线轮与针齿接触力仿真  63-68
    4.8.2 摆线轮与针齿啮合情况理论与仿真对比  68-72
  4.9 摆线轮与行星架的接触力仿真分析  72
  4.10 影响整机振动的因素  72-74
    4.10.1 阻尼及负载转矩对振动的影响  73
    4.10.2 接触刚度对振动的影响  73-74
  本章小结  74-75
结论  75-76
参考文献  76-78
攻读硕士学位期间发表的学术论文  78-79
致谢  79-80

机器人用RV减速器动力学性能分析

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