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行星減速機是機電設(shè)備的核心功能組件。 隨著產(chǎn)品對空間和質(zhì)量的要求越來越嚴格,高精密行星減速機應運而生,這也影響了減速機的精度和精度保持率,輸入輸出性能,振動,噪聲,可靠性和預期壽命提出了更高的要求 。 傳統(tǒng)的行星減速機設(shè)計技術(shù)很難滿足產(chǎn)品開發(fā)的要求。對高精密行星減速機開發(fā)中的關(guān)鍵核心設(shè)計技術(shù)進行了分析和討論。

1.動態(tài)設(shè)計與分析

高精密行星減速機,一方面,減速機要求具有較高的剛度以抵抗內(nèi)部和外部干擾。 另一方面,由于減速機的要求,集成度,小型化和低能耗將不可避免地導致剛度的降低,這嚴重影響了其動態(tài)響應特性。 正是由于它們之間的矛盾,才得出了行星減速機動態(tài)特性的設(shè)計和分析技術(shù)。 在滿足設(shè)計和制造要求的前提下,如何實現(xiàn)更輕的重量,更低的振動和噪聲,更高的效率以及更好的可靠性的綜合性能是當今減速機領(lǐng)域的熱門話題。 為了獲得最佳的行星綜合性能減速機,國內(nèi)外學者對行星減速機的動態(tài)設(shè)計與分析進行了大量研究。

通常,動態(tài)設(shè)計技術(shù)是研發(fā)不可或缺的技術(shù)高精密行星減速機。 主要有兩種方式,一種是基于數(shù)字模型的仿真技術(shù),另一種是基于解析模型的技術(shù)。 分析技術(shù)。動態(tài)設(shè)計技術(shù)研究的核心是系統(tǒng)本身的幾何精度和系統(tǒng)剛度帶來的傳動精度,傳動效率,振動和噪聲,結(jié)構(gòu)強度和使用壽命,然后是減速機的優(yōu)化設(shè)計。

2.多物理場耦合和建模分析技術(shù)

高精密行星減速機在復雜的多物理場耦合條件下工作更多。因此,減速機系統(tǒng)的設(shè)計是進行多物理場耦合建模與分析的重要環(huán)節(jié)。 多物理場耦合是指由兩個或多個場的相互作用形成的物理現(xiàn)象,例如流體與結(jié)構(gòu)的相互作用,固和液、氣和液等。

減速機的工作過程是物理場例如流場,溫度場和結(jié)構(gòu)應力場的復合相互作用的過程。 在設(shè)計分析中應考慮多個物理場之間的耦合效應。 高精密行星減速機尺寸小,熱源多,散熱面積小,傳遞扭矩大,速度高,齒輪和軸承的高速旋轉(zhuǎn)以及齒輪齒之間的嚙合摩擦會在運行期間產(chǎn)生大量熱量。 因此,散熱不足會導致減速機中的溫度升高,從而在結(jié)構(gòu)中造成一定程度的熱變形和熱應力。 另外,行星減速機需要很高的組裝精度。 由溫度場的變化引起的結(jié)構(gòu)變形將在齒輪軸的位置造成一定程度的偏差,并且在高速操作期間結(jié)構(gòu)的相對位置的偏差將引起嚴重的振動和聲音輻射。 因此,行星齒輪減速機的設(shè)計需要考慮多個物理場之間的耦合,即流固耦合,熱聲振動耦合等。

設(shè)計高精密行星減速機,需要考慮多個物理之間的相互作用。 這種相互作用稱為“耦合”。 由于不同物理場的本構(gòu)方程來自不同學科,因此對這些不同物理場進行耦合計算的有效方法是數(shù)字仿真技術(shù),而“場”之間的“耦合”模型決定了相互作用,這直接表征了 “場”之間的耦合強度。 高精度行星減速機多場耦合分析技術(shù)已經(jīng)成為減速機設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

3.可靠性設(shè)計和壽命預測技術(shù)

可靠性設(shè)計技術(shù)是行星減速機設(shè)計的重要組成部分。 傳統(tǒng)的基于靜力學的齒輪彎曲疲勞和點蝕腐蝕疲勞的計算方法,其計算理想性太大,安全系數(shù)值過大,壽命的預測精度不足。 通常,僅計算一對嚙合齒。 由于高精密行星減速機本身限制了系統(tǒng)中變速箱結(jié)構(gòu)的尺寸,因此將重量設(shè)置得更輕,這表明結(jié)構(gòu)尺寸相同的齒輪及其零件必須承受更大的載荷,這需要更精確的設(shè)計和更好的優(yōu)化。

行星減速機的可靠性和壽命主要體現(xiàn)在傳輸精度的下降,振動幅度的增加,噪聲的增加以及相關(guān)零件的損壞。 目前,減速機附近的可靠性設(shè)計和壽命預測技術(shù)主要體現(xiàn)在現(xiàn)代數(shù)字模擬仿真計算和基于操作信號的數(shù)據(jù)分析中。

高精密行星減速機可靠性設(shè)計是產(chǎn)品性能的保證。 它不僅需要在設(shè)計階段計算強度和壽命,還需要以強度和壽命為目標的組件設(shè)計。 當前,廣泛使用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法是基于現(xiàn)有產(chǎn)品和模擬產(chǎn)品的,沒有可靠性虛擬仿真技術(shù)就不可能開發(fā)新設(shè)計的產(chǎn)品。

行星減速機設(shè)計技術(shù)在高科技產(chǎn)品的開發(fā)中起著核心作用。 本文詳細分析了高精密行星減速機開發(fā)中的三種關(guān)鍵核心設(shè)計技術(shù)。 動態(tài)設(shè)計和分析技術(shù)是減速機開發(fā)過程中優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ); 多物理場耦合建模與分析技術(shù)是減速機發(fā)展中的核心分析技術(shù); 可靠性設(shè)計和壽命預測技術(shù)是產(chǎn)品性能的保證。 行星減速機是機電設(shè)備的核心功能組件。 隨著產(chǎn)品對空間和質(zhì)量的要求越來越嚴格,高精密行星減速機應運而生,這也影響了減速機的精度和精度保持率,輸入輸出性能,振動,噪聲,可靠性和預期壽命提出了更高的要求。