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摆线针轮行星传动系统时变可靠性建模与分析
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作者 李垚 张栓 +3 位作者 邓月 倪高翔 方子帆 杜雪松 《机床与液压》 北大核心 2025年第4期19-25,共7页
针对精密减速器摆线针轮行星传动系统服役可靠性问题,考虑关键传动构件力学性能和弹性变形,将太阳轮、摆线针轮和针齿等传动构件进行柔性化处理,建立摆线针轮行星传动系统刚柔耦合动力学模型,分析关键传动构件的动态特性。结果表明:太... 针对精密减速器摆线针轮行星传动系统服役可靠性问题,考虑关键传动构件力学性能和弹性变形,将太阳轮、摆线针轮和针齿等传动构件进行柔性化处理,建立摆线针轮行星传动系统刚柔耦合动力学模型,分析关键传动构件的动态特性。结果表明:太阳轮输入转矩相对误差为0.96%,行星架输出角速度相对误差为0.06%,验证了传动系统刚柔耦合动力学模型的正确性。采用模糊函数和区间不确定性方法,表征关键传动构件的强度退化过程,基于应力-强度干涉理论和威布尔分布,建立减速器齿轮系统和轴承系统时变可靠性模型,探究强度退化和参数不确定性对摆线针轮行星传动系统关键传动构件的时变可靠性和灵敏度的影响规律,并提出摆线针轮行星传动系统失效风险图。结果表明:在关键构件服役5000 h后,摆线轮的可靠度(0.91)在服役过程中最低,是传动系统最薄弱的环节;系统服役时间越长,强度退化导致系统失效的风险越大。 展开更多
关键词 摆线针轮行星传动系统 刚柔耦合动力学模型 强度退化 参数不确定性 可靠性分析
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摆线传动系统摆线轮故障动力学特性研究
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作者 易相宏 牛蔺楷 熊晓燕 《机电工程》 北大核心 2025年第3期407-419,共13页
摆线传动系统是现代精密机械关键传动形式之一,其故障对设备的可靠性和精密性都有重要影响。为探究摆线轮故障对摆线传动系统产生何种影响,基于多体动力学方法以及动力学模型,对摆线轮剥落故障下摆线传动系统的接触力及非线性动力学特... 摆线传动系统是现代精密机械关键传动形式之一,其故障对设备的可靠性和精密性都有重要影响。为探究摆线轮故障对摆线传动系统产生何种影响,基于多体动力学方法以及动力学模型,对摆线轮剥落故障下摆线传动系统的接触力及非线性动力学特性进行了研究。首先,综合考虑了材料属性、接触刚度、碰撞阻尼等因素,应用SolidWorks建立了系统三维模型,在摆线轮上切除了特定深度和宽度的缺陷,以模拟实际工况下摆线轮的剥落故障,并使用RecurDyn建立了多体动力学仿真模型;然后,对正常和剥落故障时的摆线针轮接触力进行了分析;最后,基于摆线轮故障模型,建立了三自由度故障系统动力学模型,根据理论分析结合数值仿真分析了不同参数对系统动力学行为的影响。研究结果表明:不同程度的摆线轮轮齿边缘剥落故障对周期分布应力峰值大小的影响存在差异,但均会导致新的、明显的应力峰值;摆线轮轮齿根部剥落损伤导致针轮出现新的应力峰值,同时会使摆线轮均布应力峰值增大,针轮均布应力峰值减小;当摆线轮无故障时,随着外激励频率的增加,系统的Poincaré截面均为稳定的不动点;而当摆线轮存在深度为1×10^(-5) mm的剥落故障时,随着外激励频率的增加,系统的相轨迹转变为不变环面,其Poincaré截面由稳定不动点逐渐失稳并分岔出一个稳定的不变圈;此外,碰撞阻尼的增加会使Poincaré截面上的稳定不变圈逐渐失去稳定性,最终破裂并转变为混沌吸引子。该研究不仅可为摆线传动系统的故障诊断和状态监控提供理论依据,还可为系统的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 机械传动 线传动系统 剥落故障 线性动力学 RecurDyn仿真 线接触力 旋转矢量减速器
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考虑摆线针轮设计参数的RV减速器扭转刚度分析
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作者 段蕴杰 韩振华 +3 位作者 翟昌赫 石万凯 刘鸿淼 徐浪 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第3期46-54,共9页
扭转刚度是衡量RV精密减速器承载能力与定位精度的关键性能指标,为进一步完善RV减速器以性能为主导的正向设计理论体系,从实现RV精密传动性能的核心部件—摆线针轮副出发,提出了一种考虑摆线针轮设计参数、以弹性扭转角评价RV减速器扭... 扭转刚度是衡量RV精密减速器承载能力与定位精度的关键性能指标,为进一步完善RV减速器以性能为主导的正向设计理论体系,从实现RV精密传动性能的核心部件—摆线针轮副出发,提出了一种考虑摆线针轮设计参数、以弹性扭转角评价RV减速器扭转刚度性能的分析方法。基于RV减速器传动原理,构建RV传动系统的变形协调条件与静力平衡方程;分析RV整机扭转刚度组成环节,应用弹性力学、赫兹接触理论与胡克定律,建立表征RV减速器扭转刚度的扭转角分析模型;分析摆线针轮几何尺寸、修形与部分误差等设计参数对啮合力、啮合刚度与扭转刚度的影响规律,在此基础上进一步评价设计参数对RV减速器整机扭转角的作用机制。结果表明,针齿分布圆半径和摆线轮宽度的变化与啮合力呈正相关,偏心距则相反;在同一径向间隙下,选用“正等距+正移距”修形方式的摆线针轮力学性能更佳;在相同啮合区内,与针齿半径误差相比,针齿分布圆半径误差对啮合力的影响程度更大,同时,针齿分布圆半径的变化与摆线针轮扭转刚度呈负相关,偏心距和摆线轮宽度则相反。同时,针齿分布圆半径、偏心距和摆线轮宽度的变化与RV减速器整机扭转角呈负相关;与等距修形相比,移距修形对扭转角的影响程度更大;与针齿半径误差相比,针齿分布圆半径误差对扭转角的影响程度更大。 展开更多
关键词 RV减速器 线 扭转刚度 承载性能
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基于LTCA的摆线针轮制造误差分析与补偿研究
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作者 段蕴杰 韩振华 +3 位作者 韩小飞 石万凯 李海 莫少雄 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第2期222-228,235,共8页
为阐明RV减速器摆线针轮副多制造误差对传动精度的补偿效应,提出了一种以承载传动精度为评价指标的摆线针轮制造误差补偿分析方法。以针齿半径误差δr_(rp)、摆线轮径向圆跳动误差δt、偏心距误差δe三种主要制造误差为例,建立多制造误... 为阐明RV减速器摆线针轮副多制造误差对传动精度的补偿效应,提出了一种以承载传动精度为评价指标的摆线针轮制造误差补偿分析方法。以针齿半径误差δr_(rp)、摆线轮径向圆跳动误差δt、偏心距误差δe三种主要制造误差为例,建立多制造误差的摆线针轮承载接触分析(LTCA)模型,评价承载工况下各制造误差对传动精度的影响程度;确定摆线针轮副加工精度等级(IT4~IT6)及误差组合方式为两误差(δr_(rp)×δt、δr_(rp)×δe、δe×δt)、三误差组合(δr_(rp)×δe×δt),取各误差精度等级为IT6,在其精度误差范围内随机取值以得到涵盖IT4~IT6级的误差组合,由此根据LTCA模型求解各误差组合在相同和不同精度等级下的摆线针轮传动精度,通过分析制造精度范围内不同区域误差取值对传动精度的影响规律,以此评价多制造误差组合作用的误差补偿效应。结果表明,各制造误差组合项间均存在误差补偿效应,即较低的加工精度等级能达到甚至优于较高精度等级下的传动精度水平,其中,以IT4×IT6、IT4×IT5、IT4×IT4×IT6三种精度等级下的误差补偿效果最佳,在保证传动精度的前提下降低了加工成本,为摆线针轮公差选配与传动性能优化提供了理论基础。 展开更多
关键词 线 LTCA 误差补偿 传动误差 传动精度
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摆线针轮减速机参数对传动效率的影响与参数优化
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作者 张跃明 李天宇 纪姝婷 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期77-87,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 减速机 线传动 摩擦损耗 传动效率 多目标优化
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基于非线性分析方法的摆线针轮系统传动精度研究 被引量:26
6
作者 韩林山 沈允文 +2 位作者 董海军 刘继岩 戚厚军 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1039-1043,共5页
以摆线针轮传动系统为研究对象,通过分析各零件受力状况,依据达郎贝尔原理建立该系统传动精度的非线性动力学数学模型,并用Newmark法对其进行求解。通过对摆线针轮传动系统动力学行为进行数值仿真,表明仿真结果与实测结果吻合较好。该... 以摆线针轮传动系统为研究对象,通过分析各零件受力状况,依据达郎贝尔原理建立该系统传动精度的非线性动力学数学模型,并用Newmark法对其进行求解。通过对摆线针轮传动系统动力学行为进行数值仿真,表明仿真结果与实测结果吻合较好。该方法适用于高精度摆线针轮系统的传动精度研究,为设计、制造高精度摆线针轮传动系统提供了相应的理论依据,同时也有助于其他类似齿轮系统的传动精度研究。 展开更多
关键词 线传动系统 传动精度 线性动力学模型 NEWMARK法
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FA新型摆线针轮行星传动装置的反求设计 被引量:13
7
作者 关天民 雷蕾 +2 位作者 孙英时 马英驹 张励忠 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期68-71,共4页
在对 FA系列摆线传动装置进行深入分析的基础上 ,对偏心方向、摆线轮修形方式、参数优选等技术难题进行研究 ,反求设计出 FA45 - 5 9机型样机 ,样机试验结果达到了设计要求。利用反求成果形成了适合国情的新 FA传动系列并编制相应工程软... 在对 FA系列摆线传动装置进行深入分析的基础上 ,对偏心方向、摆线轮修形方式、参数优选等技术难题进行研究 ,反求设计出 FA45 - 5 9机型样机 ,样机试验结果达到了设计要求。利用反求成果形成了适合国情的新 FA传动系列并编制相应工程软件 ,可以为工厂提供完整的 FA传动新系列产品的三维造型图。 展开更多
关键词 FA系列线行星传动 反求设计 样机试验 三维造型 工程图软件
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针轮输出摆线针轮行星传动研究 被引量:6
8
作者 鲍君华 何卫东 +1 位作者 卢琦 李力行 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第19期2339-2344,共6页
通过研究各型摆线针轮行星传动的缺点,提出了采用针轮作为输出构件的针轮输出摆线针轮行星传动的新型传动形式,并对其工作原理进行分析,在此基础上对减速器的结构构造进行了设计和具体零部件的结构尺寸进行了计算。为验证模型的工作原... 通过研究各型摆线针轮行星传动的缺点,提出了采用针轮作为输出构件的针轮输出摆线针轮行星传动的新型传动形式,并对其工作原理进行分析,在此基础上对减速器的结构构造进行了设计和具体零部件的结构尺寸进行了计算。为验证模型的工作原理和装配关系,进行了三维实体模型和动力学虚拟样机模型的构造,并对该虚拟样机及其主要零部件对应空载和满载两种工况条件下的动力学性能进行了仿真分析和有限元模态计算,为实体样机的制造和参数的优化提供了理论基础。 展开更多
关键词 输出线行星传动 动力学 虚拟样机 模态分析
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摆线针轮行星传动机构啮合特性分析 被引量:13
9
作者 陈振宇 沈兆光 杨玉虎 《机械设计》 CSCD 北大核心 2015年第10期9-14,共6页
以摆线针轮行星传动机构为对象,采用反转法建立了摆线齿廓方程,推导出针齿与摆线轮齿廓间压力角的计算公式,分析了几何参数对压力角的影响规律。在此基础上,针对该机构多齿啮合的结构特点,分析了摆线轮与单齿、多齿啮合时压力角随曲柄... 以摆线针轮行星传动机构为对象,采用反转法建立了摆线齿廓方程,推导出针齿与摆线轮齿廓间压力角的计算公式,分析了几何参数对压力角的影响规律。在此基础上,针对该机构多齿啮合的结构特点,分析了摆线轮与单齿、多齿啮合时压力角随曲柄轴转角的变化规律,探讨了摆线轮与单齿、多齿理想啮合,以及考虑几何误差和构件弹性时机构压力角的计算方法。算例结果表明:考虑针齿实际啮合状态时计算压力角能够较精确地揭示机构的传力特性。该种计算方法可为摆线针轮行星传动机构的静力学分析及强度设计提供借鉴。 展开更多
关键词 线行星传动机构 多齿啮合 压力角 传力特性
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FA新型摆线针轮行星传动受力分析方法与齿面接触状态有限元分析 被引量:14
10
作者 关天民 张东生 雷蕾 《机械设计》 CSCD 北大核心 2005年第3期31-34,共4页
在分析FA新型摆线针轮行星传动特点的基础上,提出了一套摆线轮齿形修形下的齿面受力分析理论,并采用MARC工程软件对针齿和摆线轮齿面的接触状态进行了有限元分析,结果证明了受力分析理论的正确性。根据文中理论所编制的计算机软件,可以... 在分析FA新型摆线针轮行星传动特点的基础上,提出了一套摆线轮齿形修形下的齿面受力分析理论,并采用MARC工程软件对针齿和摆线轮齿面的接触状态进行了有限元分析,结果证明了受力分析理论的正确性。根据文中理论所编制的计算机软件,可以确定不同状态下的FA传动修形参数优化,进行受力分析计算、强度验算,并绘制其三维实体模型与工程图。 展开更多
关键词 FA新型线行星传动 齿面受力分析理论 接触有限元计算 工程软件
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摆线轮设计齿廓修形参数优化方法
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作者 李天兴 李天睿 +3 位作者 张世豪 徐家科 贡林欢 苏建新 《河南科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期8-15,M0002,M0003,共10页
旋转矢量减速器(RV)中摆线轮的抛物线修形方法缺乏合理的修形参数,导致其改善传动精度的效果无法得到完整体现。因此,基于抛物线修形原理,提出了齿廓修形参数的优化方法。用摆线针轮传动轮齿接触分析方法,研究了抛物线修形参数对摆线轮... 旋转矢量减速器(RV)中摆线轮的抛物线修形方法缺乏合理的修形参数,导致其改善传动精度的效果无法得到完整体现。因此,基于抛物线修形原理,提出了齿廓修形参数的优化方法。用摆线针轮传动轮齿接触分析方法,研究了抛物线修形参数对摆线轮传动误差的影响关系。以最小传动误差为优化目标,建立修形参数优化模型,利用粒子群优化算法对优化模型进行求解,获取最佳修形参数。进行修形参数优化前后的摆线轮传动误差对比测量实验。结果表明:优化后的参数使摆线片的传动误差在齿轮接触理论分析中降低约1.393 2″,为优化前的65%,验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 RV减速器 线 齿接触分析 齿廓修正
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摆线针轮行星传动瞬态弹流润滑分析 被引量:4
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作者 姜元志 王优强 于平 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期12-15,23,共5页
以弹流润滑理论为基础,利用多重网格法,针对啮合点当量曲率半径、卷吸速度、载荷等时变因素,对摆线针轮行星传动机构啮合齿廓各点的压力及油膜厚度进行数值计算,并与等温稳态计算结果进行比较。结果表明:时变因素对膜厚影响显著,对压力... 以弹流润滑理论为基础,利用多重网格法,针对啮合点当量曲率半径、卷吸速度、载荷等时变因素,对摆线针轮行星传动机构啮合齿廓各点的压力及油膜厚度进行数值计算,并与等温稳态计算结果进行比较。结果表明:时变因素对膜厚影响显著,对压力分布影响很小。考虑时变时,在啮合周期的前半段,中心膜厚和最小膜厚值都要低于稳态值,而在啮合的后半段则相反;其中中心膜厚值在啮合开始后迅速下降然后维持在一定水平,最后升高,而最小膜厚值在啮合开始后很快下降然后立刻上升。而在稳态情形下,中心膜厚值和最小膜厚值都在啮合的前期和末期出现过极小值现象。 展开更多
关键词 线 弹流润滑 多重网格法
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摆线针轮行星传动的运动平稳性分析 被引量:6
13
作者 李充宁 孙爽 《机械设计与制造》 北大核心 2000年第3期48-49,共2页
分析了摆线轮有加工误差或修正的齿廓与针轮针齿的啮合的关系 ,建立了摆线针轮行星传动瞬时传动比的计算式。根据计算所得的瞬时传动比变化曲线可看出 ,这种传动因加工误差或齿廓修正将导致传动出现运动不平稳性 。
关键词 线 运动平稳性 瞬时传动 行星传动
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摆线针轮行星传动中摆线轮最佳修形量的确定方法 被引量:27
14
作者 关天民 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第10期811-814,共4页
在对摆线针轮行星传动中摆线轮的修形方式进行分析的基础上 ,提出了最佳修形齿廓的概念 ,对采用“负移距 +正等距”修形方法获得最佳修形齿廓原理进行了探讨 ,推导出了摆线轮最佳修形量的计算公式。
关键词 线行星传动 最佳修形齿廓 最佳修形量计算公式 样机试验验证
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超小型摆线针轮行星传动及其受力分析的研究 被引量:4
15
作者 关天民 孙英时 《机械设计与制造》 2001年第5期64-66,共3页
对一种具有广阔应用场合的新型超小型摆线针轮行星传动的使用要求和基本结构进行了探讨,提出了较准确的受力分析计算方法,为研制该种新型传动提供了理论基础。
关键词 超小型线行星传动 受力分析 齿传动 减速器
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摆线针轮行星传动中修形所产生的回转误差计算与分析 被引量:14
16
作者 关天民 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2001年第10期15-18,共4页
对等距、移距和转角三种摆线轮修形方法和对柱销孔的扩大修形所产生的回转误差进行了分析 ,确定了回转角的变化范围 ,推导出回转角的计算公式 ,并为合理选择修形方式和修正量的大小提供了准确的理论基础。
关键词 线行星传动 修形 回转误差
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摆线针轮行星传动轮齿啮合力分析的新方法 被引量:3
17
作者 单鹏 温锦海 《机械设计与制造》 2001年第5期34-35,共2页
提出了一种分析摆线针轮行星传动中针齿与摆线轮啮合力的新方法。该法综合考虑了摆线轮齿形修正、轮齿弯曲与接触变形因素的影响,较之现有的一些方法,本方法简单可靠,便于应用。
关键词 线行星传动 啮合力 齿形修正 齿传动
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摆线针轮行星传动中摆线轮最佳修形量的分析与计算 被引量:5
18
作者 张世安 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2002年第6期906-908,共3页
通过对目前摆线针轮行星传动中摆线轮的修形方式进行了分析 ,提出了最佳修形齿廓的概念 ,对采用“负移距 +正等距”修形方法获得最佳修形齿廓原理进行了探讨 ,推导出了摆线针轮最佳修形量的计算公式。
关键词 线行星传动 最佳修形齿廓 最佳修形量计算公式化 样机试验验证
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摆线针轮行星传动机构的啮合力与回差计算方法的研究 被引量:3
19
作者 张跃明 郑雄哲 +1 位作者 纪姝婷 何通 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2020年第6期21-26,共6页
为了研究RV减速器摆线轮和针轮之间各齿啮合力和回差的变化,利用Hertz接触理论,建立摆线针轮啮合的力学模型。利用该模型计算任意啮合状态下的摆线轮上参与啮合的啮合位置和啮合力,同时研究几种修形方式对啮合齿数、空载回差、负载回差... 为了研究RV减速器摆线轮和针轮之间各齿啮合力和回差的变化,利用Hertz接触理论,建立摆线针轮啮合的力学模型。利用该模型计算任意啮合状态下的摆线轮上参与啮合的啮合位置和啮合力,同时研究几种修形方式对啮合齿数、空载回差、负载回差和摆线轮上某齿啮合力周期性变化的影响。以减速器RV-40E为例,先用MATLAB软件计算上述各参数,然后用ANSYS Workbench软件验证摆线针齿各齿受力和回差。研究表明:摆线轮的修行方式对机构回差影响较大,摆线轮在运动过程中啮合齿数会有周期性变化。 展开更多
关键词 线传动 啮合力 啮合齿数 负载回差
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RV减速器摆线针轮传动可靠性和灵敏度分析
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作者 周坤 叶楠 +1 位作者 程澄 高新 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第7期372-378,共7页
摆线针轮啮合传动是RV减速器高负载的关键因素,也是RV减速器的核心结构。根据摆线轮齿廓方程,在SolidWorks中建立摆线轮三维模型,通过有限元方法对摆线针轮进行瞬态动力学分析,得到了摆线针轮啮合传动时的最大等效应力场。建立摆线针轮... 摆线针轮啮合传动是RV减速器高负载的关键因素,也是RV减速器的核心结构。根据摆线轮齿廓方程,在SolidWorks中建立摆线轮三维模型,通过有限元方法对摆线针轮进行瞬态动力学分析,得到了摆线针轮啮合传动时的最大等效应力场。建立摆线针轮主要参数与最大等效应力的响应面模型,分析了摆线针轮啮合传动时最大等效应力分布函数以及最大等效应力对各主要参数的敏感性,完成了摆线针轮的可靠性研究。结果表明:摆线针轮啮合传动过程中最大等效应力出现在摆线轮凹齿廓处,并且小于材料的许用应力,可靠性较高;最大等效应力对针齿分布圆直径敏感程度最大。为RV减速器的结构优化设计以及可靠性强化提供了理论基础。 展开更多
关键词 线 等效应力 响应面 敏感度 可靠性
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