行星减速机是机电设备的核心功能组件。 随着产物对空间和质量的要求越来越严格,高精密行星减速机应运而生,这也影响了减速机的精度和精度保持率,输入输出性能,振动,噪声,可靠性和预期寿命提出了更高的要求 。 传统的行星减速机设计技术很难满足产物开发的要求。对高精密行星减速机开发中的关键核心设计技术进行了分析和讨论。
1.动态设计与分析
高精密行星减速机,一方面,减速机要求具有较高的刚度以抵抗内部和外部干扰。 另一方面,由于减速机的要求,集成度,小型化和低能耗将不可避免地导致刚度的降低,这严重影响了其动态响应特性。 正是由于它们之间的矛盾,才得出了行星减速机动态特性的设计和分析技术。 在满足设计和制造要求的前提下,如何实现更轻的重量,更低的振动和噪声,更高的效率以及更好的可靠性的综合性能是当今减速机领域的热门话题。 为了获得最佳的行星综合性能减速机,国内外学者对行星减速机的动态设计与分析进行了大量研究。
通常,动态设计技术是研发不可或缺的技术高精密行星减速机。 主要有两种方式,一种是基于数字模型的仿真技术,另一种是基于解析模型的技术。 分析技术。动态设计技术研究的核心是系统本身的几何精度和系统刚度带来的传动精度,传动效率,振动和噪声,结构强度和使用寿命,然后是减速机的优化设计。
2.多物理场耦合和建模分析技术
高精密行星减速机在复杂的多物理场耦合条件下工作更多。因此,减速机系统的设计是进行多物理场耦合建模与分析的重要环节。 多物理场耦合是指由两个或多个场的相互作用形成的物理现象,例如流体与结构的相互作用,固和液、气和液等。
减速机的工作过程是物理场例如流场,温度场和结构应力场的复合相互作用的过程。 在设计分析中应考虑多个物理场之间的耦合效应。 高精密行星减速机尺寸小,热源多,散热面积小,传递扭矩大,速度高,齿轮和轴承的高速旋转以及齿轮齿之间的啮合摩擦会在运行期间产生大量热量。 因此,散热不足会导致减速机中的温度升高,从而在结构中造成一定程度的热变形和热应力。 另外,行星减速机需要很高的组装精度。 由温度场的变化引起的结构变形将在齿轮轴的位置造成一定程度的偏差,并且在高速操作期间结构的相对位置的偏差将引起严重的振动和声音辐射。 因此,行星齿轮减速机的设计需要考虑多个物理场之间的耦合,即流固耦合,热声振动耦合等。
设计高精密行星减速机,需要考虑多个物理之间的相互作用。 这种相互作用称为“耦合”。 由于不同物理场的本构方程来自不同学科,因此对这些不同物理场进行耦合计算的有效方法是数字仿真技术,而“场”之间的“耦合”模型决定了相互作用,这直接表征了 “场”之间的耦合强度。 高精度行星减速机多场耦合分析技术已经成为减速机设计中的关键技术之一。
3.可靠性设计和寿命预测技术
可靠性设计技术是行星减速机设计的重要组成部分。 传统的基于静力学的齿轮弯曲疲劳和点蚀腐蚀疲劳的计算方法,其计算理想性太大,安全系数值过大,寿命的预测精度不足。 通常,仅计算一对啮合齿。 由于高精密行星减速机本身限制了系统中变速箱结构的尺寸,因此将重量设置得更轻,这表明结构尺寸相同的齿轮及其零件必须承受更大的载荷,这需要更精确的设计和更好的优化。
行星减速机的可靠性和寿命主要体现在传输精度的下降,振动幅度的增加,噪声的增加以及相关零件的损坏。 目前,减速机附近的可靠性设计和寿命预测技术主要体现在现代数字模拟仿真计算和基于操作信号的数据分析中。
高精密行星减速机可靠性设计是产物性能的保证。 它不仅需要在设计阶段计算强度和寿命,还需要以强度和寿命为目标的组件设计。 当前,广泛使用的数据统计分析方法是基于现有产物和模拟产物的,没有可靠性虚拟仿真技术就不可能开发新设计的产物。
行星减速机设计技术在高科技产物的开发中起着核心作用。 本文详细分析了高精密行星减速机开发中的三种关键核心设计技术。 动态设计和分析技术是减速机开发过程中优化设计的基础; 多物理场耦合建模与分析技术是减速机发展中的核心分析技术; 可靠性设计和寿命预测技术是产物性能的保证。 行星减速机是机电设备的核心功能组件。 随着产物对空间和质量的要求越来越严格,高精密行星减速机应运而生,这也影响了减速机的精度和精度保持率,输入输出性能,振动,噪声,可靠性和预期寿命提出了更高的要求。
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