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摆动活齿传动的振动及模糊可靠性设计的研究

张均富  
【摘要】: 随着工业的发展,机械结构系统振动问题日益受到重视,良好的结构动态性能已成为产品开发设计中重要的追求目标之一。进行机械产品和设备动态性能分析,用先进的动态设计取代传统的静态设计,以满足机械结构静、动态特性和低振动、低噪声的要求已成为机械结构设计的必然发展趋势。 摆动活齿传动是一种用于传递两同轴运动的新型少齿差行星齿轮传动,在工业上具有广阔的应用前景。本文应用机械结构动态设计理论、有限元法、模糊可靠性理论等对摆动活齿传动系统的振动和结构参数优化进行研究。研究的内容包括以下六个方面:a)摆动活齿减速器传动系统扭转振动的动力学建模;b)摆动活齿减速器传动系统弯、扭耦合振动的动力学分析建模;c)摆动活齿减速器箱体振动的有限元模态分析;d)摆动活齿减速器高速轴的抗共振模糊可靠性设计;e)结构参数对活齿传动啮合刚度的影响;f)摆动活齿传动的模糊可靠性优化设计。 针对摆动活齿传动机构的动力学特点,首次建立了摆动活齿传动系统的扭转振动动力学模型,导出了系统扭转振动的动力学方程,并对系统动力学响应进行了求解。 对摆动活齿传动系统的弯曲振动、扭转振动及其耦合效应进行了分析,并综合考虑了系统的输入轴的弹性、输出轴轴承的弹性以及活齿与激波器、内齿圈的啮合弹性等的影响,建立了摆动活齿传动系统弯、扭耦合振动的动力学分析模型。并对摆动活齿传动系统振动的固有频率进行了求解和分析。 在AutoCAD2000中对摆动活齿减速器箱体进行三维实体造型,利用该实 摘 要 体模型,在有限元分析软件一紫瑞CAE中建立了箱体的动力学模型,并应 用有限元方法研究了箱体的固有特性。 应用传递矩阵法,建立了摆动活齿减速器输入轴振动的动力学模型,导出 了输人轴横向弯曲振动的固有频率的计算公式。将模糊可靠性设计理论引入摆 动活齿减速器输入轴的抗共振设计中,分析了摆动活齿减速器工作频率的随机 性和共振区边界取值的模糊性,并给出了相应的模糊可靠度计算公式。 通过改变摆动活齿传动的结构参数,应用有限元软件系统对摆动活齿传动 啮合刚度进行了大量的数值计算,得到不同的活齿传动啮合刚度变化曲线,深 入研究了摆动活齿传动啮合刚度的变化规律,讨论了传动参数的变化对传动啮 合刚度的影响。 将模糊可靠性设计理论应用于活齿传动的优化设计,提出了摆动活齿传动 的模糊可靠性忧化设计方法;建立了摆动活齿传动的双目标模糊可靠性优化设 计数学模型:并给出了计算实例。


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