開題報(bào)告ppt-擺線鋼球減速器的建模仿真及其配重的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、,,,,,,1,,擺線鋼球減速器的建模仿真及其配重的優(yōu)化設(shè)計(jì),,,,,,內(nèi)容提要,1：課題的研究背景及意義2：國內(nèi)外的研究現(xiàn)況3：研究的內(nèi)容及目標(biāo)4：研究技術(shù)路線5：關(guān)鍵問題與難點(diǎn)問題6：研究進(jìn)程7：參考文獻(xiàn),,,,,,,,背景及意義,應(yīng)用：工程機(jī)械、機(jī)器人、機(jī)床、儀器和儀表等各個方面。,,行星傳動,,特點(diǎn)：外廓尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕且承載力大、傳動比大、運(yùn)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(shù)的

2、發(fā)展方向,,,,,背景及意義,,,,,硬齒面高精度,高轉(zhuǎn)速大功率,大轉(zhuǎn)矩大規(guī)格,標(biāo)準(zhǔn)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(jī)構(gòu)優(yōu)越性得以體現(xiàn)。,中低速、重載傳動要求其具有大轉(zhuǎn)矩，傳動功率也越來越大。,為便于制造要求其系列化設(shè)計(jì)，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(jī)械的各種傳動機(jī)構(gòu)，其隨動特性直接影響了精密機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。而隨動性能與行星傳動機(jī)構(gòu)的齒隙、構(gòu)件的彈性變形、傳動件的磨損等諸多因素有關(guān)。 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(xiàn)有行星傳動減速器的一些不足之處。其在機(jī)器人、精密測量儀器、航天器、醫(yī)療機(jī)械等精密機(jī)械中有很好的應(yīng)用前景。所以無論是在理論上還是實(shí)際應(yīng)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(yùn)動簡圖,

4、,,,,,,背景及意義,無側(cè)隙嚙合副 無側(cè)隙W輸出機(jī)構(gòu)嚙合副間隙自動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),,,無側(cè)隙嚙合技術(shù),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(yùn)動倒置功能結(jié)構(gòu)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(diǎn),,,,,,,,,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,國外研究現(xiàn)狀,1982年美國人洛斯·麥法蘭德（ROYS·MCFARLAND）在美國

5、雜志《機(jī)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(shù)。20世紀(jì)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(jié)構(gòu)。20世紀(jì)90年代起，日本學(xué)者對擺線鋼球傳動進(jìn)行了較深入的理論研究和探討，并在機(jī)器人的關(guān)節(jié)傳動機(jī)構(gòu)和某些精密伺服傳動機(jī)構(gòu)上得以應(yīng)用。,,,,,,,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,國外研究現(xiàn)狀,,圖（2）單級BR系列鋼球減速器結(jié)構(gòu)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(jī)架；12.預(yù)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(zhuǎn)速3000r/min,,,,,,,,,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,國內(nèi)研究現(xiàn)狀,,四川輕化工學(xué)院的李思益等人在加工制造及樣機(jī)實(shí)驗(yàn)方面進(jìn)行了細(xì)致研究。杭州電子工業(yè)學(xué)院的周建軍教授推導(dǎo)出了接觸受力的計(jì)算公式。燕山大學(xué)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(shí)踐方面獨(dú)具特色。,,,,,,國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,國內(nèi)研究現(xiàn)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(yù)壓螺母；14.輸出軸,圖（3）一種新型擺線鋼球減速器,,,,,,,研究的內(nèi)容及目標(biāo),機(jī)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(shè)計(jì)配重塊,,,優(yōu)化配重,,,,

8、,,,研究的內(nèi)容及目標(biāo),,各參數(shù)的合理確定及其理論計(jì)算。,簡化減速器模型并對其振動特性進(jìn)行分析。,研究目標(biāo),通過以上內(nèi)容的研究，我們可以得出擺線鋼球減速器各參數(shù)的理論計(jì)算公式并驗(yàn)證其正確性，得出其振動特性以及對配重塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。,,,,,,,,,,研究的內(nèi)容及目標(biāo),圖（4）內(nèi)外擺線在Mathcad中的動態(tài)仿真,,,,,,研究的內(nèi)容及目標(biāo),,圖（5）內(nèi)

9、外擺線嚙合仿真,,,,,,,研究技術(shù)路線,,理論研究,,,,齒廓曲線性質(zhì)研究以及轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法計(jì)算傳動比。2. 滾圓半徑、短福系數(shù)K、擺線波數(shù)等參數(shù)的選擇以及基于空間嚙合理論的根切研究。3. 依據(jù)彈性力學(xué)赫茲應(yīng)力理論，提出減速器的力學(xué)模型，導(dǎo)出其受力計(jì)算公式。,,,,,,,研究技術(shù)路線,,建模仿真,,,運(yùn)用SolidWorks軟件，對減速器進(jìn)行三維建模，并檢查其是否存在干涉。2. 應(yīng)用Adams-View模塊，通過施加合適的約

10、束和轉(zhuǎn)矩，對減速器進(jìn)行運(yùn)動仿真，并在Adams-PostProcessor模塊中導(dǎo)出各參數(shù)的曲線圖。,,,,,,,,研究技術(shù)路線,,振動分析,,,按質(zhì)量集中法，計(jì)及阻尼的影響，將模型簡化為單自由度質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)。由質(zhì)心運(yùn)動定理列出運(yùn)動微分方程，并對其求解，分析得出其共振條件和臨界轉(zhuǎn)速。不計(jì)重力和阻尼，將模型簡化為單自由度扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)，由轉(zhuǎn)動動量矩定理列出運(yùn)動微分方程，計(jì)算其扭轉(zhuǎn)振動。,,,,,,,,研究技術(shù)路線,,配重優(yōu)化設(shè)計(jì),,

11、,根據(jù)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(zhì)量及其制造加工工藝，選定配重截面形狀，并標(biāo)明其關(guān)鍵尺寸。建立配重外形和質(zhì)量的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，利用Matlab遺傳算法工具箱進(jìn)行優(yōu)化，得出優(yōu)化后的配重尺寸參數(shù)。,,,,,,關(guān)鍵問題與難點(diǎn)問題,,,,,,,,參數(shù)確定,建模仿真,振動分析,優(yōu)化設(shè)計(jì),,,不平衡質(zhì)量系統(tǒng)的動力學(xué)模型建立，振動數(shù)學(xué)模型的建立及求解。,多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立，分目標(biāo)函數(shù)權(quán)重系數(shù)的歸一化處理，優(yōu)

12、化算法的收斂。,,,,,,研究進(jìn)程,,2013.3：查閱相關(guān)文獻(xiàn)，確定研究內(nèi)容，完成開題報(bào)告。2013.4：合理選擇各參數(shù)，得出一份合適的建模數(shù)據(jù)。2013.5：對擺線鋼球減速器進(jìn)行三維建模。2013.6~2013.7：將模型導(dǎo)入Adams，施加約束和力矩，進(jìn)行仿真，得出各參數(shù)曲線，驗(yàn)證理論計(jì)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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，驗(yàn)證其優(yōu)化

13、后模型的優(yōu)越性。2013.12：對之前工作進(jìn)行總結(jié)完善。2014.1~2014.5：按照學(xué)校要求撰寫論文2014.6：制作論文PPT，準(zhǔn)備論文答辯。,,,,,,參考文獻(xiàn),,[1] 饒振綱．行星傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1994.6[2] 鄭州工學(xué)院機(jī)械學(xué)學(xué)科組．?dāng)[線針輪行星傳動[M]．北京：科學(xué)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．

14、雙擺線無隙鋼球傳動間隙調(diào)節(jié)力矩分析．機(jī)械傳動.1995.4[5]安子軍，曲繼方.擺線鋼球傳動的動平衡研究.現(xiàn)代機(jī)械.1994.3[6]安子軍，曲志剛，張榮賢．?dāng)[線鋼球傳動的齒形綜合研究．機(jī)械工程學(xué)報(bào)．1996.10[7] 王保民．關(guān)于擺線特性的研究．機(jī)械科學(xué)與技術(shù).2002.1[8]張彩麗，李思益．雙擺線鋼球減速器齒廓曲線的研究與分析．設(shè)備設(shè)計(jì)與維修．2003.9：67-69[9]張榮賢，曲繼方，安子軍．?dāng)[線鋼球傳動的傳動比計(jì)

15、算．太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào).1995.3[10]王香花，呂景輝．對擺線鋼球行星傳動減速器的研究.科學(xué)之友.2010.12：30-32[11]楊作梅，安子軍，張鵬．基于空間嚙合理論的擺線鋼球行星傳動根切研究．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào).2009.10：216-261[12] 劉錫鋒，李思益．雙擺線行星傳動減速器振動分析.西安工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào).2003.9：218-222,,,,,,參考文獻(xiàn),,[13] 周建軍，陳子辰．?dāng)[線鋼球行星傳動受力分析．1978

16、[14]安子軍，胡瑞雪．?dāng)[線鋼球行星傳動齒廓誤差參數(shù)分析.機(jī)械傳動.2007.2：63-65[15] 李思益，張彩麗.擺線齒廓分析計(jì)算及MathCAD動態(tài)仿真.現(xiàn)代制造工程.2002.10：37-38[16]唐永輝，林國湘，葉進(jìn)寶.擺線鋼球傳動虛擬設(shè)計(jì)與運(yùn)動仿真. 機(jī)械傳動.2010，34[17]張啟先，張玉茹．我國機(jī)械學(xué)研究的新進(jìn)展與展望．機(jī)械工程學(xué)報(bào)．1996.4：1-4[18] 唐定國，陳國民．齒輪傳動技術(shù)的展望．機(jī)械工

17、程學(xué)報(bào)．1993.5：35-41[19]張國瑞，張展．行星傳動技術(shù)[M]．上海：上海交通大學(xué)出版社．1989：4-7[20]李思益．雙擺線鋼球減速器原理設(shè)計(jì)及擺線溝槽的數(shù)控加工．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.1997.4：38-39[21]Roy S.McFarland。Employs trochoidal motion and bearing balls.Mechanical Engineering，1982.1：60[22]Qu jif