[發明專利]一種少齒差星輪型減速器的彈性動力學建模方法

在審

• 申請號: 201510803277.2
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN106777414A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 焦國昌
• 申請（專利權）人: 黑龍江恒能自控科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種減速器建模，具體涉及一種少齒差星輪型減速器的彈性動力學建模方法，屬于減速產品技術領域。

背景技術

少齒差行星齒輪傳動的振動與噪聲是影響其可靠性、使用壽命及操作環境的關鍵因素，圍繞該類傳動的動力學問題，學術界開展了廣泛研究，內容涉及動力學建模、固有特性分析、動態響應求解、振動和噪聲抑制等多個方面，這其中，動力學建模與固有特性分析是進行后續動力學性能研究及減振降噪的理論基礎；按照建模時考慮因素和力學層次的不同，可將少齒差行星齒輪傳動的動力學建模方法分為一般剛體力學方法、彈性靜力學方法和彈性動力學方法，其中，一般剛體力學方法將機構中各構件視為剛體，利用靜力平衡條件和力矩平衡條件建立系統的靜力學方程；因少齒差行星齒輪傳動中存在虛約束，各構件不滿足靜定條件，故采用一般剛體力學方法無法準確求得各構件的受力，為此，在開展該類傳動的力學分析時，必須計入盡可能多的影響因素，同時構造恰當的變形協調條件，方可建立能反映系統各環節真實受載狀況的力學模型。

發明內容

（一）要解決的技術問題

為解決上述問題，本發明提出了一種少齒差星輪型減速器的彈性動力學建模方法，為后續的動響應分析、參數靈敏度分析、誤差影響分析、動態設計與性能優化提供理論依據。

（二）技術方案

本發明的少齒差星輪型減速器的彈性動力學建模方法，包括以下步驟：

第一步：針對目前少齒差星輪型減速器在機械應用中行星軸承易燒毀的現象，對其進行力學分析以尋求解決的途徑；

第二步：基于子結構綜合思想，將少齒差星輪型減速器劃分為輸出軸子系統、輸入軸子系統、星輪軸子系統和平動星輪子系統，運用牛頓力學方法建立各子系統的運動微分方程；

第三步：通過計入各軸承徑向支承變形、齒輪副嚙合變形以及輸入軸和星輪軸上偏心套的分度誤差和偏心誤差等因素，構造系統各環節的變形協調條件，并將其與各子系統的運動微分方程結合，構建出少齒差星輪型減速器的彈性動力學方程；

第四步：通過求解系統動力學方程的特征值問題，可獲得其固有特性；

第五步：基于所建動力學模型對其進行了模態分析；結果表明，少齒差星輪型減速器的低階固有頻率遠高于系統額定輸入轉頻，一般不會引起結構諧振；系統低階模態對應的振型表現為四類子系統的復合振動模式；

第六步：在第五步基礎上進一步進行了實驗模態分析；對比發現，實驗模態結果與理論仿真結果吻合較好，表明所建彈性動力學模型具有較高的計算精度，可準確揭示少齒差星輪型減速器的動態特性，從而為后續的受力分析、強度計算和結構優化提供準確的力學依據。

（三）有益效果

與現有技術相比，本發明的少齒差星輪型減速器的彈性動力學建模方法，根據星輪型減速器的傳動原理與結構特點，通過計入軸承和齒輪副的變形以及偏心套誤差等因素，構造系統的變形協調條件，并結合動態子結構法，建立該類減速器的彈性動力學模型，在此基礎上，進一步開展系統的模態分析，并將理論分析結果與實驗模態結果進行對比，以驗證所建彈性動力學模型的精確性，為后續的動響應分析、參數靈敏度分析、誤差影響分析、動態設計與性能優化提供理論依據。

具體實施方式

一種少齒差星輪型減速器的彈性動力學建模方法，包括以下步驟：

第一步：針對目前少齒差星輪型減速器在機械應用中行星軸承易燒毀的現象，對其進行力學分析以尋求解決的途徑；

第二步：基于子結構綜合思想，將少齒差星輪型減速器劃分為輸出軸子系統、輸入軸子系統、星輪軸子系統和平動星輪子系統，運用牛頓力學方法建立各子系統的運動微分方程；

第三步：通過計入各軸承徑向支承變形、齒輪副嚙合變形以及輸入軸和星輪軸上偏心套的分度誤差和偏心誤差等因素，構造系統各環節的變形協調條件，并將其與各子系統的運動微分方程結合，構建出少齒差星輪型減速器的彈性動力學方程；

第四步：通過求解系統動力學方程的特征值問題，可獲得其固有特性；

第五步：基于所建動力學模型對其進行了模態分析；結果表明，少齒差星輪型減速器的低階固有頻率遠高于系統額定輸入轉頻，一般不會引起結構諧振；系統低階模態對應的振型表現為四類子系統的復合振動模式；

第六步：在第五步基礎上進一步進行了實驗模態分析；對比發現，實驗模態結果與理論仿真結果吻合較好，表明所建彈性動力學模型具有較高的計算精度，可準確揭示少齒差星輪型減速器的動態特性，從而為后續的受力分析、強度計算和結構優化提供準確的力學依據。

上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的構思和范圍進行限定。在不脫離本發明設計構思的前提下，本領域普通人員對本發明的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入到本發明的保護范圍，本發明請求保護的技術內容，已經全部記載在權利要求書中。