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新型FA传动的齿形研究与试验方案设计

作　者: 孙同金
导　师: 关天民；雷蕾
学　校: 大连交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 摆线轮修形遗传算法 FC-A样机反求试验方案设计
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

FC-A45-29针摆传动减速器是日本最新推出的二齿差结构减速器,与一般的摆线针轮行星传动相比,它具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、刚度大、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列的优点。该传动设计采用了许多先进的理念和技术,采用创新的结构形式,有效地克服了传统的结构不足,提高了传递的功率和容量,提高了运动精度。这种减速器在微机械、机械人传动装置、精密机械传动方面也体现出了重大潜力。摆线轮齿廓的修形方法是提高针摆传动承载能力和寿命的关键技术。常用的修形方法有等距修形、移距修形和转角修形。为了研究国外摆线轮修形的先进技术,课题组购买了两台日本FC-A45-29针摆传动样机,将其中一台样机按照其安装顺序的相反方向把其拆开,使用精密测量仪器——三坐标测量机对其摆线轮齿廓进行测量。在测量前,采用迭代法找出零件坐标原点并建立与摆线轮加工时用的坐标系一致的零件坐标系,保证了测量数据的准确性和实用性,使用相关程序对测量数据进行修正处理后,存储；然后,使用三坐标测量机测量了样机的其他零件,通过对测量数据的处理,使用三维建模软件Pro/E建立了样机所有零件的三维模型。根据遗传算法和非线性曲线啮合理论,应用MATLAB工程软件编写了摆线轮齿廓修形参数反求程序,通过对FC-A45-59机型的齿廓参数的反求验证了本程序的正确性。使用摆线轮齿廓修形参数反求程序反求出了FA45-29机型摆线轮的修行量,并从理论上进行了验证。按照反求出的摆线轮修形量,建立了摆线轮的三维模型,并对FC-A45-29机型进行了虚拟装配。从实际出发,分析了样机采用创新结构的优点。本文按照FC-A45-29针摆传动样机的外形尺寸设计了其实验时用的输出轴、连接件和固定件,对连接件和固定件进行了模态分析,防止其对试验产生振动干扰；对输出轴进行了静态受力分析。按照测定FC-A45-29针摆传动样机的性能要求,设计了测量回差、噪声、振动、温升、效率的试验方案和试验步骤。从理论上分析了产生回差、噪声、振动、温升的原因。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-14
  1.1 摆线传动的发展与现状  10-11
  1.2 FA摆线传动的基本结构  11-12
  1.3 本文研究的主要内容  12-13
  本章小结  13-14
第二章摆线轮修形参数反求程序的设计  14-35
  2.1 遗传算法的概念  14-17
    2.1.1 遗传算法的特点  14-16
    2.1.2 遗传算法的运行过程  16-17
  2.2 设计遗传算法变量参数  17-22
    2.2.1 常用的摆线轮齿廓修形方法及通用摆线轮方程形式  17-19
    2.2.2 遗传算法变量的设计  19-20
    2.2.3 设计变量的编码方式  20-22
  2.3 适应度函数设计  22-31
    2.3.1 最小二乘法曲线啮合原理  22-24
    2.3.2 非线性曲线啮合的原理  24-25
    2.3.3 最小二乘法在非线性曲线啮合中的应用  25-27
    2.3.4 目标函数设计及适应度函数  27-31
  2.4 选取控制参数  31-32
  2.5 摆线轮修形参数反求程序的设计  32
  2.6 摆线轮修形参数反求程序的准确性验证  32-34
  本章小结  34-35
第三章 FC-A45-29针摆传动样机的测量与反求  35-60
  3.1 FC-A45-59针摆传动样机的拆装过程  35-36
  3.2 测量FC-A45-29针摆传动样机摆线轮齿廓数据和反求修形量  36-48
    3.2.1 三坐标测量机介绍  36-37
    3.2.2 使用三坐标测量机测量FC-A45-29样机的摆线轮齿廓  37-40
    3.2.3 FC-A45-29样机摆线轮齿差结构反求  40-41
    3.2.4 FC-A45-29样机测量数据的整理  41-45
    3.2.5 应用摆线轮齿廓曲线拟合程序求解FC-A45-29样机的修形参数  45-46
    3.2.6 Pro/E在反求工程中的应用  46-48
  3.3 FC-A45-29针摆传动样机重要数据反求  48-49
  3.4 FC-A45-29针摆传动样机零件的建模  49-52
    3.4.1 针齿壳和偏心轴的建模  49-50
    3.4.2 输出机构和法兰盘的建模  50-51
    3.4.3 摆线轮的建模  51-52
    3.4.4 FC-A45-29针摆传动样机其他零件的建模  52
  3.5 FA45-29样机的齿廓受力分析  52-57
    3.5.1 二齿差齿廓初始间隙和接触区间的计算  52-53
    3.5.2 最先接触点处变形的计算方法  53
    3.5.3 同时接触齿数的判断方法  53-54
    3.5.4 任意位置针齿和摆线轮之间的变形  54-55
    3.5.5 最先接触点处接触力和接触应力的计算  55
    3.5.6 针摆传动齿面接触力和接触应力的计算程序设计及结果分析  55-57
  3.6 FC-A45-29针摆传动样机的虚拟装配和样机创新结构分析  57-59
  本章小结  59-60
第四章 FC-A45-29针摆传动样机实验方案设计  60-79
  4.1 FC-A45-29样机实验用零件设计  60-63
    4.1.1 输出轴的结构设计  60-62
    4.1.2 其他零件的设计选用  62-63
  4.2 减速器安装座的固有特性分析  63-67
    4.2.1 减速器安装箱的动力学建立  64
    4.2.2 减速器安装箱的动力学分析  64-67
  4.3 回差的测量  67-73
    4.3.1 几何回差  67-68
    4.3.2 动态回差  68-72
    4.3.3 测量回差的实验方案  72-73
  4.4 机械效率、温升、噪声和振动的测量  73-78
    4.4.1 振动产生的机理  73
    4.4.2 噪声产生的机理  73-74
    4.4.3 综合试验台设计  74-78
  本章小结  78-79
结论  79-80
参考文献  80-82
附录主要符号表  82-84
攻读硕士学位期间发表的学术论文  84-85
致谢  85-86

新型FA传动的齿形研究与试验方案设计

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