一、减速器设计中的常见问题解析（论文文献综述）
魏英伟[1]（2021）在《个性化可穿戴机械臂机构设计及控制方法研究》文中进行了进一步梳理随着全球老龄化趋势的加剧,老年人日常生活中对于肢体助力、脑卒中患者对于肢体康复训练的需求越来越大。外骨骼式的可穿戴机器人对于解决上述需求具有很强的潜力。传统的可穿戴康复机器人多在医院或康复机构等公共环境中使用,设备尺寸大、笨重、成本高、数量有限,很难满足老龄化社会日益增长的需求。本文以个性化、轻量化、家用型为目标,旨在开发一款可以家庭使用的轻便型上肢助力及康复机器人,论文完成了i WArm五自由度可穿戴机械臂的机构设计、样机制作和控制系统搭建,并进行了实验验证。主要研究内容如下:通过调研人体手臂的运动功能及解剖学结构,提出了五自由度可穿戴机械臂i WArm的机构方案,提出数字舵机结合线传动的驱动方案,完成了肩、肘、腕关节的关节结构和传动线路设计。利用3D扫描技术,设计了基于人体手臂表面轮廓的可穿戴结构。采用3D打印技术加工关键零件,完成了i WArm样机制作。建立了可穿戴机械臂的运动学模型,求解了运动学模型的正逆解、雅克比矩阵和机械臂工作空间。针对5-DOF机械臂的运动轨迹规划问题,提出了基于工作空间虚拟杆的轨迹规划方法和基于Kinect人体运动捕捉的的运动规划方法。设计了i WArm样机控制系统方案,完成了实验平台硬件选型、下位机控制程序、上位机实时监控程序的编写。对实验样机进行直线推拉、立圆运动两种运动轨迹跟随实验,结果表明样机具有良好的运动稳定性和位置跟随性;设计了人机穿戴共融状态下的手臂屈伸和进食运动实验,实验结果表明i WArm机械臂能够良好的配合人体运动;通过对人体手臂肌电信号的对比分析证明机械臂具有助力效果。
臧春田[2]（2021）在《Delta并联机器人结构设计及优化研究》文中研究说明随着工业信息化的快速发展,基于Delta机构的并联机器人以高速、高精度和承载能力大等特点被广泛应用于食品、电子、医药等领域的分拣、装箱工作中,成为工业生产中的一颗新星。本文以Delta并联机器人为研究对象,主要针对机器人的机械结构设计、运动学分析、尺度综合、有限元分析及结构优化进行研究。主要研究内容如下:（1）根据并联机器人设计要求,初步选定机器人的结构参数。通过选定的结构参数,进行机械结构的设计,在Solid Works中建立并联机器人模型,并完成传动机构的计算选型。（2）简化并联机器人模型,并利用自由度修正公式对机构自由度进行计算。通过解析几何法推导出运动学正逆解,并在MATLAB中编写运动学算例程序。采用微分运动学对机构运动学方程进行分析,得到机构的速度雅可比矩阵,并对雅可比矩阵分析求得机构奇异位。基于微元分析的数值方法计算工作空间的体积,在MATLAB中调用运动学正解算例并使用搜索算法求解工作空间,验证了工作空间满足要求。（3）在并联机器人运动学分析的基础上,以最大工作空间利用率为目标函数建立优化问题的数学模型。通过遗传算法,并借助MATLAB软件编写程序求解最优结构参数,将优化结果代入到工作空间边界方程中,验证了所求结果满足设计要求。（4）在Workbench中对重构的机器人模型完成静力学分析和模态分析。通过静力学分析,得出最大应力和最大变形量的位置;通过模态分析,得出振型位置和固有频率,根据分析结果确定危险位置并提出改进措施。（5）基于静力学分析结果,确定待优化结构。在Workbench中使用Deign Explorer模块对从动臂和主动臂进行变截面尺寸优化,使用Shape Optimization模块对静平台进行去除材料优化。在满足强度和刚度的条件下,相比初始设计值,从动臂质量减小0.1531kg,主动臂质量减小0.0526kg,静平台质量减小0.7541kg,达到了轻量化的目的。
单巍[3]（2021）在《基于知识单元的齿轮传动方案数字化设计》文中研究指明本论文工作属于国家重点研发计划（2018YFB2001701）课题一研究内容,解决齿轮传动系统正向设计中的齿轮传动方案数字化设计问题。针对齿轮传动方案缺少设计依据以及缺乏高效的设计工具等问题,本文建立齿轮传动方案的知识单元并实现了知识单元的串并联以及混联求解,用训练好的BP神经网络模型来对不同传动方案进行排序优选,开发出齿轮传动方案数字化设计软件。具体工作如下:本文建立了齿轮传动方案数字化设计的知识单元。以一对齿轮副为物理机构组成并赋予相应的运动、动力以及结构属性,共同组成知识单元。运动属性用来进行传动方案的求解,动力属性为详细设计以及力学分析提供数据,结构属性表达了方案中各个构件的空间位置,为结构布局以及三维模型参数化设计提供数据。根据建立的齿轮传动知识单元,对知识单元之间构件联接形式以及组合方式进行了深入研究并实现传动方案的求解。研究知识单元不同构件联接的运动约束并建立知识单元的联接约束方程,联立知识单元的运动特征状态方程来实现传动方案的数学求解。研究知识单元串联、并联求解算法用以求解简单组合的传动方案,研究混联求解算法用以求解复杂的传动方案,特别是行星传动。通过求解算法求解出齿轮传动方案,采用BP神经网络模型来进行齿轮传动方案的评价,根据方案符合度指标对传动方案实现排序优选。通过对减速器设计需求分析来提取齿轮传动方案评价指标,实际减速器产品数据作为神经网络模型的训练样本。比较不同传动方案所对应的方案符合度大小来进行传动方案的排序优选,解决了方案设计过程中的依靠经验确定构型问题。根据上述的技术支持开发了齿轮传动方案数字化设计软件模块。主要包括方案求解模块、方案排序优选模块、传动比分配模块、齿轮设计计算模块以及方案可视化模块等。本设计软件是C#开发的Win Form窗体应用软件,通过各个模块之间的数据传递最终实现从用户设计需求到传动方案的三维模型展示,并通过案例验证了齿轮传动方案设计软件的可行性。论文通过齿轮传动方案的知识单元及其相应的求解算法,系统的建立了齿轮传动方案数字化设计知识体系,运用神经网络模型进行传动方案的排序优选,开发出齿轮传动方案数字化设计软件模块,填充了国内外齿轮传动系统正向设计中的传动方案设计内容的空白。
钱华明[4]（2021）在《工业机器人关键部件的时变可靠性分析及优化方法研究》文中进行了进一步梳理工业机器人作为智能制造的核心装备之一,已成为衡量一个国家科技水平和制造业水平的重要标志。然而,由于受到国外核心技术封锁,加之本身结构组成复杂,我国工业机器人的质量可靠性明显低于国外先进水平,尤其是工业机器人的关键部件,包括伺服电机、控制器、驱动器、减速器等,更是容易失效。因此,对工业机器人的关键部件开展可靠性研究,对提升我国机器人产业的质量水平有着重要意义。目前,随着可靠性技术的不断发展,时变可靠性理论方法逐渐成为学术界与工业界关注的热点之一,其旨在分析随机过程载荷和材料性能退化等时变不确定性因素综合影响下产品的可靠性问题。工业机器人在实际运行中,由于重复性的往返运动,导致其关键部件受到稳态的随机过程载荷作用,加之本身结构材料性能退化,传统的静态可靠性分析方法此时便不能准确地描述其中的随机过程载荷的时间相关性和材料性能退化的累积效应。基于此,本文开展工业机器人关键部件的时变可靠性分析及优化方法研究,主要内容和取得的成果如下:（1）单一失效模式下基于Kriging代理模型的时变可靠性分析针对基于极值的双循环时变可靠性分析方法计算量大、成本高等问题,本文提出了一种新的基于极值的时变可靠性解耦策略。采用样本中的最优值来近似极值,从而避免基于极值的双循环时变可靠性分析中的内层优化循环,有效地将基于极值的双循环时变可靠性分析方法解耦为单循环流程。并基于近似的极值,结合Kriging理论,构建极值响应面代理模型,利用主动学习策略不断进行更新迭代,直至满足收敛条件,从而利用更新后满足一定精度条件的极值响应面代理模型开展时变可靠性分析。同时,将提出的方法与已有的基于极值的时变可靠性解耦策略进行对比,说明本文提出方法具有更高的计算效率,进一步将其应用到工业机器人伺服电机与控制器的时变可靠性分析中,验证了提出方法的有效性。（2）多失效模式相关下基于多维响应高斯过程的时变可靠性分析工业机器人关键部件在随机过程载荷和材料性能退化的综合影响下,失效模式不仅表现出时变特征,而且往往具有多样性,即属于多失效模式下的时变可靠性问题。经典的Kriging方法此时无法直接构建多输出变量下的代理模型,对输出变量间的相关性问题更是无法在建模过程中体现。针对这一问题,本文在提出的基于极值的时变可靠性解耦策略的基础上,引入多维响应高斯过程模型（Multiple Response Gaussian Process,MRGP）来直接构建多失效模式下的极值响应面代理模型,并结合主动学习策略,形成多失效模式相关下的时变可靠性分析方法。进一步地,将提出方法应用到多失效模式下工业机器人驱动器的时变可靠性分析中,并结合蒙特卡洛仿真（Monte Carlo Simulation,MCS）,验证了提出方法的有效性。（3）小失效概率下联合MRGP和子集模拟的时变可靠性分析随着制造技术水平的提升,工业机器人的关键部件不仅涉及到失效模式多样,而且往往还涉及到小失效概率问题,此时如何准确高效地评估其失效概率是实际工程中的一大难点。针对这一问题,本文联合MRGP和子集模拟（Subset Simulation,SS）,并基于提出的多失效模式相关下的时变可靠性分析方法,引入一种处理小失效概率及多失效模式相关下时变可靠性问题的MRGP-SS方法。其中,多失效模式间的相关性问题由MRGP来描述,小失效概率问题由SS来处理。同时,将该方法与提出的多失效模式相关下的时变可靠性分析方法进行对比,说明其具有较高的计算效率,进一步以工业机器人RV减速器为对象进行案例分析,并结合MCS方法,说明了提出方法的有效性。（4）基于极值响应面代理模型的时变序列优化与可靠性评估考虑到工业机器人的实际运行空间,关键部件的体积不宜过大,在确保其各项性能指标安全可靠的前提下,如何尽可能地减少关键部件的体积对降低工业机器人制造成本有着重要的经济价值。基于此,本文联合提出的时变可靠性分析方法和序列优化与可靠性评估（Sequential Optimization and Reliability Assessment,SORA）方法,引入一种基于极值响应面代理模型的时变SORA方法。其中,针对优化过程中时变可靠度约束条件往往无法解析表达的情形,采用本文提出的时变可靠性分析方法,将时变可靠度约束条件转化为基于极值响应面代理模型的静态可靠度约束条件,从而利用SORA方法进行优化,进一步以工业机器人谐波减速器的优化设计为实际工程案例,对提出方法的有效性进行了验证。
申志朋[5]（2021）在《内外激励作用下电动汽车减速器动态特性分析》文中指出随着全球汽车产业的转型升级,发展高性能的电动汽车成为当下汽车行业的热点。汽车的NVH（Noise,Vibration and Harshness）性能是评价汽车驾乘舒适性的重要指标之一,经过多年的不断研究和创新,汽车的NVH技术发展到了前所未有的高度。电动汽车中电驱总成替代了传统汽车的发动机,没有了发动机的声学掩蔽,电驱总成的噪音凸显成为主要噪声源。与此同时,随着电动汽车应用场景逐渐增多,电驱总成向高速化、轻量化和集成化的方向发展,减速器作为电动汽车动力传动系统的核心部件之一,其NVH性能正面临着全新的挑战。为此,本文以某型电动汽车减速器动态特性分析和NVH性能评价为目的,主要完成了以下工作:（1）基于势能法,计算了二级齿轮副的时变啮合刚度;基于切片法建立了该减速器齿轮副静态传递误差解析模型,对比了考虑时变啮合刚度和平均啮合刚度的二级齿轮副静态传递误差,发现二者存在显着差异,而考虑时变啮合刚度的静态传递误差解析模型更能反映齿轮副的实际啮合状态,结果具有现实意义。（2）完成了减速器静态传递误差试验,测量了减速器静态传递误差和壳体变形,发现壳体变形对静态传递误差作用明显,于是通过对静态传递误差解析结果和测试结果进行回归分析,得到了该减速器静态传递误差的校正模型,该模型考虑了壳体变形和加工制造误差的影响,有较高的准确性。（3）建立了包含该减速器的整车动力传动系统动力学模型,计算了模型中各单元的质量、惯量,单元间的连接刚度和阻尼,轴承的支承刚度和阻尼,时变啮合刚度和啮合阻尼以及静态传递误差等关键参数,最后采用龙格库塔法对运动方程进行求解,得到各级齿轮副的动态啮合力。（4）建立该减速器振动分析模型,将动态啮合力作为振动响应分析的激励和加载条件,借助有限元工具仿真得到减速器壳体表面测点的振动响应。并完成了该减速器的台架NVH试验,通过对比试验和仿真的振动加速度数据,发现二者一致性较好,建立的模型有效。（5）基于验证后的整车动力传动系统动力学模型,完成了系统的固有特性和多工况下的动态传递误差求解,分析讨论了各工况下动态传递误差的频谱特征。分析结果表明:在稳态工况下,不考虑单元间的扭转阻尼或者扭转阻尼较小时,动态传递误差频谱中2阶模态频率处的幅值最大达到了12μm,车轮的扭转振动会对动态传递误差产生显着影响,在整车动力传动系统动力学模型下进行减速器动态特性分析是十分必要的。在各瞬态工况中,频谱中主要频率处的幅值在加速驱动工况要比其他两个工况高出0.2-0.4μm,是三个瞬态工况中NVH性能表现最差的工况;在匀速工况和断电滑行工况下,一级齿轮副啮合频率基频处的幅值对一级和二级动态传递误差频谱都有很大贡献,一级齿轮副啮合激励是主要的振动和噪声问题源;驱动电机转速波动会激励起高阶啮合频率处的幅值,同时频谱中出现边频,使共振的可能性变大,应减小驱动电机的转速波动。
侯利国[6]（2020）在《电驱动系统减速器刚柔耦合动力学建模及振动噪声优化》文中研究指明电驱动系统是纯电动汽车的关键总成,高速、高效、高密度、低振动噪音是其重点发展方向。随着电驱动系统高速化、集成化的发展趋势,电驱动系统相比传统动力总成,由于缺少发动机噪声的掩蔽效应,电机电磁噪声、齿轮啮合阶次噪声等中高频噪声日益凸显;同时高速化发展使得系统固有频率密集、局部模态增多、潜在共振点更多;集成化发展使得系统整体耦合度更高、系统动态响应更为复杂;因此电驱动系统出现了一系列新的NVH问题,形成了更为严峻的挑战。针对以上NVH问题现状,开展斜齿轮承载接触快速分析建模、齿轮三维修形分析及多目标优化、高速电驱动系统刚柔耦合建模及动力学特性分析、电驱动系统振动噪声分析及优化研究,完成纯电动汽车电驱动系统振动噪声建模、仿真、分析到优化的工作流程。本文依托国家重点研发计划“高性能精密一体化驱动电机系统研制”项目,主要研究内容包括以下五个方面:1)针对有限元法建模繁琐/求解慢、解析法适应范围差/求解精度低等问题,提出一种混合有限元法与赫兹接触理论的斜齿轮承载接触快速分析模型。该模型可考虑轻量化轮体结构、齿轮修形、啮合错位、齿侧间隙、装配及制造误差等因素影响,同时兼顾计算精度与求解效率。采用参数化建模手段,基于有限元原理与赫兹接触理论实现齿面柔度矩阵的精确计算,无需分离变形量且不依赖有限元软件,可快速求解斜齿轮副时变啮合刚度、静态传递误差以及齿面载荷分布等齿轮NVH关键性能指标。2)以某纯电动汽车电驱动系统减速器齿轮副为研究载体,基于搭建的斜齿轮承载接触分析模型分析了扭矩、齿轮啮合错位量、正弦/随机误差等制造/装配误差、齿轮轻量化轮体的轴孔直径、轮辐厚度、轮缘厚度等影响因素对电驱动系统减速器齿轮副传递误差、时变啮合刚度等关键NVH激励源指标的影响特性,并针对上述参数变化下的齿轮NVH性能指标的变化规律进行了深入分析与研究。3)针对电驱动系统减速器齿轮修形多目标优化问题,首先进行齿轮三维修形分析,获取修形空间内NVH、强度及耐久性等齿轮性能指标的演变规律以及齿轮修形参数间的协同特性;其次,基于三维修形分析开展了齿轮修形的多工况分步优化设计策略,获取近似最优设计;再次,基于NSGA-II多目标优化算法,针对传递误差峰峰值及其1阶谐波、齿面接触应力峰值等目标进行了齿轮修形多目标优化;最后,基于蒙特卡洛模拟引入随机制造误差激励,探讨制造误差对NVH、强度、耐久性等指标的鲁棒性影响,并针对多目标优化候选方案进行稳健性分析及优化。4)针对高速化、集成化电驱动系统NVH问题,如高转速导致系统固有频率密集、局部模态增多,电机转矩脉动、径向电磁力与齿轮传递误差等多个NVH激励源作用下的系统复杂动态响应,电驱动系统整体变形的强耦合性等问题,考虑电机结构、齿轮-轴-轴承的转子系统以及差速器、电驱动系统箱体等异形部件,同时考虑电磁激励与传递误差激励,搭建电驱动系统刚柔耦合动力学模型,并研究系统动力学响应计算方法。最后,分别针对驱动电机径向力、转矩脉动以及齿轮副传递误差等NVH激励源作用下的电驱动系统动态响应进行了对比分析,获取各激励源作用下的系统动态特性变化规律。5)基于电驱动系统NVH台架试验,利用阶次跟踪定理进行加速、滑行等4种NVH工况下电驱动系统振动噪声表现分析,并进行NVH问题定位及激励源识别。其次,为方便对系统动力学响应进行共振频率定位,并为系统振动特性分析及结构动力优化提供依据,开展了电驱动系统关键零部件的仿真模态分析,并进行了模态试验验证。最后,为解决大量迭代优化带来的计算效率问题,引入基于表面振速法的电驱动系统噪声辐射快速仿真分析方法,并针对某纯电动汽车电驱动系统NVH问题,基于齿轮修形进行了电驱动系统NVH优化,基于系统悬置处的动力学响应以及在箱体表面的速度均方根对比分析表明,该优化方法效果显着。
樊春光[7]（2020）在《天宫二号机械臂运动学标定位形选取策略与轨迹跟踪控制研究》文中指出空间机器人能够代替人类宇航员在空间环境中进行空间探索、科学实验等活动,大幅度降低了宇航员在太空活动中风险和成本。现阶段在轨任务中,相当多的一部分为非接触类的演示任务,对于接触类操作任务研究较少,而精细操作任务的研究更是寥寥。天宫二号机械臂属于舱内服务机器人范畴,主要用于满足航天器内设备维修和物体捕获的需求。本文主要研究天宫二号机械臂运动学标定位形优化选取策略以及针对两种类型操作任务的轨迹跟踪控制策略,并且进行地面重力环境与空间微重力环境下的仿真与实验验证。首先,研究天宫二号机械臂运动学标定位形优化选取策略。利用矩阵摄动理论,将测量误差与标定误差之间的辨识雅可比矩阵,推广到含有矩阵摄动表达的摄动辨识雅可比矩阵。接着根据摄动展开式,推导出辨识雅可比矩阵是如何被位形集合影响的基本原理,并且结合DETMAX算法,建立从位形摄动到奇异值变化的封闭映射,在避免数值计算不稳定的同时解决位形陷入局部最优的问题。通过与常见的随机搜索法,蒙特卡洛搜索算法,IOOPS搜素算法进行对比,证明本文提出的方法具有更高的标定精度。然后,提出一种基于滑模观测器的轨迹跟踪控制方案,用于天宫二号机械臂旋拧J599电连接器的操作任务,对关节迟滞特性和非线性摩擦特性进行分析,基于Swevers模型对机械臂在执行旋拧任务时的摩擦情况进行补偿,接着分析不同重力环境下的机械臂系统动力学模型,将机械臂系统模型以非线性系统状态方程的形式进行描述,通过将耦合扰动问题转化成非耦合扰动问题,对系统状态进行估计。将空间微重力环境下相对于地面重力环境下的模型变化视为内部不确定态,重力载荷的消失视为外部扰动,从干扰抑制的角度对这些非线性集总扰动进行解耦与重构。提出一种基于滑模观测器的轨迹跟踪控制方案,将神经网络中的Logistics函数应用到趋近律的设计中,提高控制系统的动态性能。接着,提出一种基于扩张状态观测器的轨迹跟踪控制方案,用于捕获空间漂浮小球任务,首先设计非线性扩张状态观测器将扰动扩张成新的状态并且对此进行估计,采用自适应参数整定方案对扩张状态观测器增益进行滤波,在第三章对模型内部不确定态和未知外扰进行成功观测的基础上,设计观测效率更高的扩张状态观测器,使内部不确定态和未知外扰脱离开集中扰动,利用先验结果提高观测效率,此种高阶扩张状态观测器能够在有限时间内估计出系统的未知状态和集总扰动。并且通过调节增益与阶数使计算复杂度与观测精度达到平衡。最后针对单目相机在景深方向精度较低引起控制抖振的问题,设计模糊滑模控制器,将控制律拆分成已知控制律和模糊控制律,利用模糊系统的切换增益代替切换控制律,降低捕获过程中会产生的抖振现象。最后,搭建天宫二号机械臂手系统实验平台,完成操作任务的同时对本文提出的算法进行验证。利用天宫二号机械臂、多指仿人灵巧手、遥操作系统、中央控制系统以及视觉系统等硬件搭建可用于执行旋拧J599电连接器、捕获漂浮小球任务的实验平台。对天宫二号空间站实验舱内的坐标进行定义与转换,编制地面模拟系统软件,用于地面同步验证实验。最后在舱内微重力环境下采用基于滑模观测器和扩张状态观测器的轨迹跟踪控制方案进行了旋拧J599电连接器实验与捕获空间漂浮小球实验。验证本文提出的方法在解决舱内标定问题、轨迹跟踪控制问题,具有很强的针对性和有效性,为这一类问题的控制策略提供一定的理论基础和指导意义。
邱胜峰[8]（2020）在《基于CAD/CAE技术二次开发的谐波减速器柔轮疲劳寿命分析》文中提出谐波减速器因其具有体积小,传动比大,传动精度高、承载能力强等诸多优点在制造业得到了广泛应用。柔轮作为谐波减速器中的一个关键零件,它的性能直接决定了谐波减速器的啮合性能。本文针对提高谐波减速器柔轮疲劳寿命,加速其优化设计周期的问题,采取插件式实现建模仿真全流程开发的方法,利用ANSYS ACT平台进行二次开发,达到了自动建模,自动添加有限元分析流程的的结果。经过近三年的努力,主要完成了以下几项工作:（1）依据谐波传动的平面运动学和相关标准,以25-80礼帽型谐波减速器为研究对象,在双波椭圆发生器的基础上,设计了柔轮的双圆弧齿形,并根据共轭原理,设计了与之匹配的刚轮齿形。（2）设计了25-80礼帽型谐波减速器刚轮、柔轮和波发生器的结构,校验了柔轮的齿面磨损,并依据薄壳理论校核了柔轮的疲劳强度。（3）利用Space Claim建模软件,完成了25-80礼帽型谐波减速器中柔轮、刚轮的齿形、波发生器、柔性轴承的三维精确建模。在空载状态下对谐波减速器组件进行了静力学分析,并在负载状态下对谐波减速器的啮合过程进行了瞬态动力学分析,对比分析了柔轮在空载和负载状态下的变形规律和应力分布情况。（4）根据上述分析结果,利用线性疲劳累计损伤理论和雨流法,在输入转速为2000r/min,额定转矩为82N·m的条件下,分析了柔轮的疲劳特性和最大损伤点,估算出了柔轮的疲劳寿命,并经过了实验验证。（5）基于ANSYS ACT平台,利用Iron Python语言,开发出插件式谐波减速器仿真平台,可实现材料与谐波减速器三维模型参数式创建,并通过插件用户界面实现有限元分析过程中交互仿真,根据仿真结果实时调整数据做出优化。经过上述工作,实现了从建模、仿真到疲劳计算的整个分析流程,开发了插件式谐波减速器仿真平台实现全流程开发设计,为加速谐波减速器的设计、分析及优化等问题打下一个基础。
王娟娟[9]（2020）在《摆线钢球减速器的齿形研究与应用》文中认为摆线钢球减速器是一种少齿差行星传动减速器,与市面上其它类型的行星减速器相比具有无回差、较大的传动比、效率较高、体积较小、噪音较低等优越的性能,在精密仪器和小型设备等方面具有很好的应用前景。但是,目前摆线钢球减速器的相关技术主要由日本掌握,产品主要依赖于进口,该类减速器在国内目前还处于研发阶段。本文对摆线钢球减速器的基本原理以及摆线盘设计加工中的常见问题进行了研究。基于摆线钢球减速器的基本传动原理,推导了摆线生成方法和减速器的啮合原理,以及运动过程中钢球的位置方程;分析了一级与二级摆线钢球减速器的主要传动结构类型并运用转化机构法分析了不同结构形式下的传动比,研究各参数之间的内在联系和各参数对减速器效率的影响,根据参数选择对减速器的影响确定合适的参数。对减速器主要传动部件摆线盘的传动齿形进行研究分析。一方面,结合摆线槽加工过程中的生成原理推导了减速机构摆线槽的实际齿廓方程,结合摆线曲率的变化规律与实际加工中不可避免的实际齿廓被根切的现象,提出采用抛物线形的截面型线;另一方面,结合摆线的传统设计方法,引入NURBS曲线设计方法,通过对已知摆线进行采样,用NURBS曲线表示方法表示已知摆线,进而可以通过NURBS曲线的局部修改方法实现对摆线的局部调整,并对NURBS曲线的拟合结果进行了误差评估,验证了NURBS曲线表示方法可以在一定的误差范围内表示摆线。利用NURBS曲线表示方法的拟合结果,分别进行了NURBS曲线表示方法与传统摆线设计方法的虚拟样机设计及UG三维建模,运用Adams进行了动力学仿真分析;并对两种方法所得仿真结果采集传动误差,进行了不同转速下的两种模型的传动误差的仿真结果比较;制备3组试验样机并搭建了传动误差检测试验平台,进行实际传动误差的测试分析,并将实验测试误差数据与仿真误差数据进行对比;通过噪音测试平台对减速器样件进行噪声测试分析;结合市面上常见的几类行星减速器的性能,与试验样机的测试性能进行综合对比分析。结合摆线钢球减速器的诸多性能优点,对摆线钢球减速器的应用范围进行拓展分析,介绍了摆线钢球减速器的适用场景以及几类应用的结构形式,设计了一种摆线钢球减速器-电机一体机的结构形式,进行基本结构设计、基于遗传算法的机构参数优化设计、虚拟样机建模,动力学仿真及有限元分析,完成样机制作进行初步测试。本文提出了一种抛物线型摆线盘截面形线,通过对实际齿廓的曲率分析讨论截面形线对根切情况的影响;提出基于NURBS曲线的摆线表示方法,提高摆线设计的灵活性;并对摆线钢球减速器的应用进行扩展,设计了一种减速器-电机一体机结构;完成了相关的仿真及实验验证。
张爱强[10]（2020）在《非惯性系下直升机主减速器高精度动力学建模及动态行为机理研究》文中研究指明主减速器是直升机关键核心部件之一,其性能优劣直接关系到直升机整体性能水平高低。掌握具有自主知识产权的高性能直升机主减速器设计技术,对推动我国直升机产业发展具有极其重要的意义。直升机主减速器耦合关系复杂多样,结构异型化、大柔性等特点突出,需要寻求与之相适应的建模策略,实现模型精度与计算效率的平衡。另外,主减速器随直升机做空间运动,以往研究中固定于地面的假设与实际运行环境不符,基础运动衍生附加效应的影响不容忽视。本文以某型直升机主减速器为例,提出一种针对异型子结构的建模及精度评价方法,推导出复杂空间夹角下子系统间耦合关系,形成广义坐标系下齿轮-轴系-轴承-机匣整体耦合的动力学建模通用方法,并基于多稳态工况振动试验对理论模型进行验证。在此基础上,进一步考虑基础任意空间运动对不同类型齿轮传动系统产生的附加效应,建立非惯性系下定轴齿轮传动系统动力学模型以及内部与外部双重非惯性系下行星齿轮传动系统动力学模型,研究基础运动对齿轮系统动态行为影响规律。主要研究包括:（1）针对直升机主减速器机匣等构件薄壁异型结构特点,提出基于试验模态分析-有限元法-子结构缩聚的复杂异型构件动力学建模方法以及基于模态参数的模型精度量化评价方法;基于规则尺寸轴系确定了梁单元刚度与质量矩阵最佳组合方式,对比讨论梁单元法与缩聚法在直升机主减速器异型不规则轴系建模中的适用性;为直升机主减速器整体系统建模提供兼顾模型精度与计算效率的机匣子结构和齿轮轴系子结构模型。（2）基于连接子结构建立机匣子系统模型,验证连接子结构精度,确定连接刚度取值范围;推导锥齿轮副、行星轮系、斜齿轮副等不同子类型啮合关系,将轴系子结构有序组装获得齿轮-转子子系统模型;推导任意空间夹角下子系统间耦合关系,最终建立广义坐标系下齿轮-轴系-轴承-机匣整体耦合动力学模型。基于某型直升机主减速器振动测试平台获取多工况下时频域响应信号,对理论仿真结果进行对比验证;通过耦合机匣与未耦合机匣模型振动响应结果对比,表明建立计及柔性机匣系统整体耦合模型的必要性。（3）建立运动学分析模型,推导基础运动时产生的附加惯性力和附加惯性力矩作用以及重力效应与基础空间位姿状态关系,将各附加项以广义力矢激励形式参与到系统动力学方程中,保证惯性系中建模方法的延续性,形成非惯性系下定轴齿轮传动系统动力学建模方法。对比研究基础平移变速、空间转动等不同运动参数下轴系挠曲变形、轴承力、振动时频域响应等系统动态行为的变化规律,为大机动飞行环境下齿轮传动系统动载荷计算、结构强度及可靠性预估提供分析模型和理论支撑。（4）在行星齿轮传动系统内部非惯性系基础上,进一步考虑基础运动外部非惯性系作用,根据不同构件特点及坐标系设置,分别推导内部与外部双重非惯性系叠加作用下绝对加速度方程式,建立计及基础运动的行星齿轮传动系统动力学分析模型。对比研究不同附加项对系统动态响应的贡献度,获得基础运动参数以及系统安装角度等对构件偏移量、轴承力、振动以及均载性能的影响规律,为大机动飞行环境下行星齿轮传动结构优化、高可靠性设计提供理论依据。
二、减速器设计中的常见问题解析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、减速器设计中的常见问题解析（论文提纲范文）
（1）个性化可穿戴机械臂机构设计及控制方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 课题研究意义 |
| 1.2 国内外上肢康复设备研究现状 |
| 1.2.1 末端牵引式康复机械臂 |
| 1.2.2 外骨骼式康复机械臂 |
| 1.3 上肢康复机器人关键技术 |
| 1.4 主要内容及章节安排 |
| 2 可穿戴机械臂结构设计 |
| 2.1 手臂仿生学背景 |
| 2.1.1 人体手臂结构 |
| 2.1.2 关节运动数据 |
| 2.2 可穿戴机械臂机构方案 |
| 2.3 关节结构及驱动线路设计 |
| 2.3.1 肘关节设计 |
| 2.3.2 腕关节设计 |
| 2.3.3 肩关节设计 |
| 2.3.4 减速器设计 |
| 2.4 个性化穿戴结构设计 |
| 2.4.1 臂部穿戴结构 |
| 2.4.2 躯体穿戴结构 |
| 2.5 可穿戴机械臂样机 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 可穿戴机械臂运动学建模与控制方法 |
| 3.1 运动学建模 |
| 3.1.1 正运动学 |
| 3.1.2 雅可比矩阵 |
| 3.1.3 工作空间 |
| 3.2 运动控制方法 |
| 3.2.1 基于虚拟杆模型的运动规划方法 |
| 3.2.2 基于Kinect的运动规划方法 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 可穿戴机械臂控制系统设计 |
| 4.1 可穿戴机械臂样机 |
| 4.2 实验平台硬件设计 |
| 4.2.1 控制系统的硬件方案 |
| 4.2.2 控制系统的硬件选型 |
| 4.2.3 控制系统的端口定义 |
| 4.3 实验平台软件设计 |
| 4.3.1 上位机软件设计 |
| 4.3.2 下位机软件设计 |
| 4.3.3 控制系统数据采集及显示 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 可穿戴机械臂运动功能实验 |
| 5.1 轨迹跟踪实验 |
| 5.1.1 实验平台设置 |
| 5.1.2 立圆轨迹跟踪实验 |
| 5.1.3 直线轨迹跟踪实验 |
| 5.2 基于Kinect的轨迹控制实验 |
| 5.2.1 实验平台设置 |
| 5.2.2 人体运动信息捕捉 |
| 5.2.3 屈伸运动实验 |
| 5.2.4 进食运动实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）Delta并联机器人结构设计及优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 并联机器人应用研究现状 |
| 1.3.2 并联机器人结构设计研究现状 |
| 1.3.3 运动学研究现状 |
| 1.3.4 尺度综合研究现状 |
| 1.3.5 结构优化研究现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.4.1 并联机器人性能参数 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 2 Delta并联机器人结构设计 |
| 2.1 并联机器人结构参数确定 |
| 2.1.1 关节及传动参数确定 |
| 2.1.2 并联机器人结构参数确定 |
| 2.2 并联机器人机械结构设计 |
| 2.2.1 并联机器人机身结构设计 |
| 2.2.2 并联机器人模型建立与装配 |
| 2.3 并联机器人传动机构的计算选型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 Delta并联机器人运动学分析 |
| 3.1 并联机器人机构分析 |
| 3.1.1 并联机器人坐标系确定 |
| 3.1.2 并联机器人机构自由度分析 |
| 3.2 并联机器人运动学分析 |
| 3.2.1 建立运动学方程 |
| 3.2.2 运动学逆解分析 |
| 3.2.3 运动学正解分析 |
| 3.3 并联机器人奇异位形分析 |
| 3.3.1 雅可比矩阵 |
| 3.3.2 并联机器人奇异位形分析 |
| 3.4 并联机器人工作空间验证 |
| 3.4.1 工作空间验证 |
| 3.4.2 工作空间体积求解 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 Delta并联机器人尺度综合设计 |
| 4.1 并联机器人尺度综合概述 |
| 4.2 尺度综合的数学模型 |
| 4.2.1 目标函数 |
| 4.2.2 约束条件 |
| 4.3 优化算法 |
| 4.4 优化设计和结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 Delta并联机器人有限元分析 |
| 5.1 有限元分析方法概述 |
| 5.2 并联机器人有限元模型的建立 |
| 5.3 并联机器人有限元分析 |
| 5.3.1 静刚度分析 |
| 5.3.2 模态分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 Delta并联机器人结构优化 |
| 6.1 并联机器人结构优化概述 |
| 6.2 优化模型分析 |
| 6.3 并联机器人结构优化 |
| 6.3.1 从动臂结构优化 |
| 6.3.2 主动臂结构优化 |
| 6.3.3 静平台结构优化 |
| 6.3.4 优化后整机模态分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）基于知识单元的齿轮传动方案数字化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景与意义 |
| 1.3 国内外研究综述 |
| 1.3.1 方案设计的研究 |
| 1.3.2 方案评价的研究 |
| 1.3.3 Solidworks二次开发与数字化设计软件的研究 |
| 1.4 本文研究工作 |
| 2 齿轮传动知识单元的表达 |
| 2.1 齿轮传动知识单元的组成 |
| 2.1.1 知识单元坐标系及系统坐标系建立 |
| 2.1.2 知识单元编号表达 |
| 2.2 知识单元运动属性表达 |
| 2.3 知识单元动力属性表达 |
| 2.4 知识单元结构属性表达 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 知识单元联接组合方式及其数学求解算法 |
| 3.1 知识单元之间构件的联接方式 |
| 3.1.1 太阳轮之间的联接 |
| 3.1.2 太阳轮与行星架之间的联结 |
| 3.1.3 太阳轮、行星架与行星轮之间的联结 |
| 3.1.4 行星轮之间的联结与行星架之间的联结 |
| 3.2 知识单元的组合原理 |
| 3.2.1 知识单元的串联组合原理 |
| 3.2.2 知识单元的并联组合原理 |
| 3.2.3 知识单元的混联组合原理 |
| 3.3 知识单元组合的数学求解算法 |
| 3.3.1 知识单元串联及并联组合的求解算法 |
| 3.3.2 知识单元的混联组合的求解算法 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基于BP神经网络模型的齿轮传动方案评价 |
| 4.1 齿轮传动方案评价指标的确定 |
| 4.2 齿轮传动方案评价的BP神经网络模型 |
| 4.2.1 BP神经网络模型的基础知识 |
| 4.2.2 齿轮传动方案评价的BP神经网络模型的建立 |
| 4.3 BP神经网络模型的训练及验证 |
| 4.3.1 BP神经网络学习算法基础 |
| 4.3.2 BP神经网络模型的训练及验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 齿轮传动方案设计软件模块开发 |
| 5.1 软件模块开发的关键技术 |
| 5.1.1 开发工具的选择 |
| 5.1.2 Solidworks二次开发关键技术 |
| 5.2 软件的体系架构 |
| 5.2.1 软件需求分析 |
| 5.2.2 软件总体设计流程 |
| 5.2.3 软件模块功能分解 |
| 5.2.4 软件体系架构 |
| 5.3 软件模块的设计实例 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 神经网络模型的神经元连接权值 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）工业机器人关键部件的时变可靠性分析及优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 基于主动学习Kriging的静态可靠性分析 |
| 1.2.2 时变可靠性分析方法介绍 |
| 1.2.3 时变可靠性优化设计方法研究现状 |
| 1.2.4 工业机器人可靠性研究现状 |
| 1.2.5 综述总结与问题的提出 |
| 1.3 论文的主要研究内容与结构安排 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 论文的结构安排 |
| 第二章 单一失效模式下基于Kriging代理模型的时变可靠性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本理论介绍 |
| 2.2.1 Kriging基本理论简介 |
| 2.2.2 EGO和AK-MCS算法 |
| 2.3 单一失效模式下的时变可靠性分析 |
| 2.3.1 时变可靠性基本概念 |
| 2.3.2 基于极值的单循环时变可靠性分析方法 |
| 2.4 案例分析 |
| 2.4.1 数值算例 |
| 2.4.2 工业机器人伺服电机的时变可靠性分析 |
| 2.4.3 工业机器人控制器的时变可靠性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 多失效模式相关下基于MRGP模型的时变可靠性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于MRGP模型的静态可靠性分析方法介绍 |
| 3.2.1 MRGP模型基本理论简介 |
| 3.2.2 联合主动学习策略与MRGP模型的静态可靠性分析 |
| 3.3 多失效模式相关下的时变可靠性分析 |
| 3.3.1 多失效模式下基于极值的时变可靠性解耦策略 |
| 3.3.2 基于MRGP模型的时变可靠性分析 |
| 3.4 案例分析 |
| 3.4.1 数值算例 |
| 3.4.2 工业机器人驱动器的时变可靠性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 小失效概率下联合MRGP和SS的时变可靠性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 小失效概率下基于AK-SS的静态可靠性分析方法介绍 |
| 4.2.1 SS理论方法基本简介 |
| 4.2.2 基于AK-SS方法的静态可靠性分析 |
| 4.3 小失效概率下基于MRGP-SS方法的时变可靠性分析 |
| 4.3.1 联合Kriging和SS的时变可靠性分析 |
| 4.3.2 基于MRGP-SS方法的时变可靠性分析 |
| 4.4 案例分析 |
| 4.4.1 数值算例 |
| 4.4.2 四杆桁架有限元分析案例 |
| 4.4.3 工业机器人RV减速器的时变可靠性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于极值响应面代理模型的时变SORA方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 RBDO基本理论介绍 |
| 5.2.1 优化设计模型 |
| 5.2.2 RIA和PMA方法 |
| 5.3 联合极值响应面代理模型和SORA方法的TRBDO策略 |
| 5.3.1 SORA方法 |
| 5.3.2 基于极值响应面代理模型的TRBDO方法 |
| 5.4 案例分析 |
| 5.4.1 数值算例 |
| 5.4.2 工业机器人谐波减速器的TRBDO分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目及取得的成果 |
（5）内外激励作用下电动汽车减速器动态特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 减速器动力学激励参数计算方法研究现状 |
| 1.2.2 减速器动力学建模方法研究现状 |
| 1.2.3 减速器NVH仿真和试验研究现状 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 2 减速器动力学激励参数计算 |
| 2.1 电动汽车减速器简介 |
| 2.2 时变啮合刚度 |
| 2.2.1 斜齿轮副时变啮合刚度解析模型 |
| 2.2.2 减速器二级斜齿轮副时变啮合刚度计算 |
| 2.3 静态传递误差 |
| 2.3.1 斜齿轮副静态传递误差解析模型 |
| 2.3.2 减速器二级斜齿轮副静态传递误差计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 减速器静态传递误差试验 |
| 3.1 试验原理和试验设备 |
| 3.1.1 试验原理 |
| 3.1.2 试验设备 |
| 3.2 试验方法和试验结果 |
| 3.2.1 测试工况 |
| 3.2.2 原始数据时域和频域特征分析 |
| 3.2.3 减速器静态传递误差对壳体变形的影响分析 |
| 3.2.4 减速器壳体变形对静态传递误差的影响分析 |
| 3.3 静态传递误差解析模型校正 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 整车动力传动系统动力学建模和模型验证 |
| 4.1 整车动力传动系统动力学建模 |
| 4.1.1 整车动力传动系统动力学建模 |
| 4.1.2 模型中涉及的相关参数计算 |
| 4.2 整车动力传动系统动力学模型验证 |
| 4.2.1 齿轮副动态啮合力 |
| 4.2.2 减速器壳体振动谐响应仿真 |
| 4.2.3 试验验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 多工况下电动汽车减速器动态特性分析 |
| 5.1 系统模态计算 |
| 5.2 多工况动态传递误差分析 |
| 5.2.1 行驶工况定义和求解流程 |
| 5.2.2 匀速行驶工况 |
| 5.2.3 瞬态工况 |
| 5.2.4 转速波动工况 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（6）电驱动系统减速器刚柔耦合动力学建模及振动噪声优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 电驱动系统动力学建模及振动噪声研究现状 |
| 1.2.1 齿轮承载接触分析模型 |
| 1.2.2 电驱动系统动力学建模 |
| 1.2.3 电驱动系统振动噪声优化 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 第2章 混合有限元与赫兹接触理论的斜齿轮承载接触分析 |
| 2.1 齿轮承载接触分析概述 |
| 2.2 混合有限元与赫兹接触理论的改进计算模型 |
| 2.2.1 计算框架 |
| 2.2.2 模型搭建 |
| 2.3 齿面柔度矩阵计算 |
| 2.3.1 存在问题及难点 |
| 2.3.2 基于赫兹接触理论的轮齿接触变形量计算 |
| 2.3.3 基于参数化有限元的齿面柔度矩阵计算 |
| 2.4 计算模型验证与对比 |
| 2.4.1 计算精度对比 |
| 2.4.2 计算速度对比 |
| 2.5 NVH激励源影响因素特性分析 |
| 2.5.1 输入扭矩 |
| 2.5.2 啮合错位 |
| 2.5.3 加工制造误差 |
| 2.5.4 轻量化轮体结构 |
| 2.5.5 齿轮几何参数 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 面向齿轮修形的多目标优化及三维修形特性分析 |
| 3.1 齿轮修形多目标优化存在问题 |
| 3.2 齿轮三维修形分析及协同特性研究 |
| 3.2.1 齿轮三维修形分析简介 |
| 3.2.2 面向齿廓鼓形与齿向鼓形的齿轮三维修形分析 |
| 3.2.3 面向齿顶线性修形的齿轮三维修形分析 |
| 3.3 基于齿轮三维修形分析的多工况分步优化设计策略 |
| 3.3.1 齿轮参数及优化工况设定 |
| 3.3.2 面向齿廓鼓形和齿向鼓形的多目标优化设计 |
| 3.3.3 面向对角修形的多目标优化设计 |
| 3.4 基于多目标优化算法的齿轮修形优化设计策略 |
| 3.4.1 齿轮修形多目标优化问题及算法匹配 |
| 3.4.2 NSGA-II多目标优化算法的应用 |
| 3.4.3 多目标优化结果分析 |
| 3.5 引入制造误差激励的修形方案稳健性分析及优化 |
| 3.5.1 现有优化算法存在的问题 |
| 3.5.2 蒙特卡洛随机模拟方法 |
| 3.5.3 引入误差激励的修形方案稳健性分析及优化方法 |
| 3.5.4 三种优化方案的稳健性对比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 高速电驱动系统刚柔耦合建模及动力学特性分析 |
| 4.1 高速化电驱动系统NVH问题概述 |
| 4.2 电驱动系统整体动力学建模 |
| 4.2.1 “三合一”电驱动系统简介 |
| 4.2.2 电驱动系统整体动力学建模 |
| 4.3 电驱动系统各部件刚柔耦合建模 |
| 4.3.1 电机及箱体柔性有限元建模 |
| 4.3.2 弹性轴段单元的动力学建模 |
| 4.3.3 异形轴类部件的有限元建模 |
| 4.3.4 齿轮啮合单元动力学建模 |
| 4.3.5 轴承单元的动力学建模 |
| 4.4 电驱动系统动力学响应计算 |
| 4.4.1 齿轮副动态啮合刚度计算 |
| 4.4.2 齿轮副动态啮合力计算 |
| 4.4.3 系统固有频率及模态振型计算 |
| 4.4.4 基于模态叠加法的系统动力学响应计算 |
| 4.5 电磁激励下的电驱动系统动态响应分析 |
| 4.5.1 电机转矩脉动激励下的系统动态响应分析 |
| 4.5.2 径向电磁力激励下的系统动态响应分析 |
| 4.6 齿轮传递误差激励下系统动力学响应分析 |
| 4.6.1 一级减速齿轮组动力学响应分析 |
| 4.6.2 二级减速齿轮组动力学响应分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 面向电驱动系统减速器的振动噪声分析及优化 |
| 5.1 电驱动系统振动噪声台架试验分析及NVH问题定位 |
| 5.1.1 阶次跟踪技术理论基础 |
| 5.1.2 电驱动系统振动噪声台架试验方案 |
| 5.1.3 电驱动系统外特性加速工况试验结果分析 |
| 5.1.4 25Nm加速工况试验结果分析 |
| 5.1.5 -20Nm滑行工况试验结果分析 |
| 5.1.6 空载滑行工况试验结果分析 |
| 5.2 电驱动系统模态仿真分析及试验验证 |
| 5.2.1 电驱动系统仿真模态分析方法 |
| 5.2.2 电驱动系统模态仿真结果 |
| 5.2.3 电驱动系统试验模态方案 |
| 5.2.4 电驱动系统箱体试验模态验证 |
| 5.2.5 电驱动系统减速器端盖试验模态验证 |
| 5.3 基于表面振速法的电驱动系统噪声辐射快速仿真分析 |
| 5.3.1 电驱动系统噪声辐射分析方法简介 |
| 5.3.2 基于表面振速法的电驱动系统噪声辐射仿真 |
| 5.4 基于齿轮修形的电驱动系统NVH优化策略 |
| 5.4.1 齿轮修形多目标优化及NVH分析目标设定 |
| 5.4.2 优化前后电驱动系统悬置点振动加速度对比分析 |
| 5.4.3 优化前后电驱动系统箱体表面速度均方根对比分析 |
| 5.4.4 优化总结 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 本文主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 未来工作计划与研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的论文及科研成果 |
| 致谢 |
（7）天宫二号机械臂运动学标定位形选取策略与轨迹跟踪控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 物理量名称及符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 空间机械臂研究综述 |
| 1.2.1 国内外空间机械臂发展现状 |
| 1.2.2 微重力模拟环境实验平台研究综述 |
| 1.2.3 研究现状解析 |
| 1.3 机械臂最优标定集合选取问题研究综述 |
| 1.3.1 最优标定评价指标研究综述 |
| 1.3.2 基于DETMAX的位形搜索算法研究综述 |
| 1.3.3 其他搜索算法研究综述 |
| 1.3.4 机械臂位形摄动理论研究综述 |
| 1.3.5 研究现状解析 |
| 1.4 空间机械臂系统非线性模型研究综述 |
| 1.4.1 空间机械臂迟滞特性研究综述 |
| 1.4.2 空间机械臂摩擦模型研究综述 |
| 1.4.3 研究现状解析 |
| 1.5 轨迹跟踪控制问题研究综述 |
| 1.5.1 基于滑模理论的轨迹跟踪控制研究方法综述 |
| 1.5.2 基于观测器的轨迹跟踪控制研究方法综述 |
| 1.5.3 基于模糊理论的轨迹跟踪控制研究方法综述 |
| 1.5.4 研究现状解析 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第2章 天宫二号机械臂运动学最优标定位形选取策略 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机械臂运动学参数标定的最优位形集合选择算法 |
| 2.2.1 奇异值分解与可观性指数 |
| 2.2.2 矩阵摄动理论 |
| 2.2.3 基于矩阵摄动理论的位形集合搜索算法 |
| 2.2.4 摄动对辨识雅可比及其奇异值的影响 |
| 2.2.5 利用位形摄动修正奇异值 |
| 2.2.6 位形搜索算法 |
| 2.3 基于矩阵摄动算法的参数标定仿真与实验 |
| 2.3.1 基于位形摄动算法的参数标定仿真 |
| 2.3.2 基于位形摄动算法的参数标定实验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 旋拧J599电连接器机械臂轨迹跟踪控制策略 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 天宫二号机械臂关节模型与非线性因素分析 |
| 3.2.1 迟滞特性分析与建模 |
| 3.2.2 非线性摩擦分析与建模 |
| 3.3 不同重力环境下的机械臂系统动力学模型 |
| 3.4 基于滑模观测器的轨迹跟踪控制策略 |
| 3.4.1 滑模观测器设计 |
| 3.4.2 观测误差系统稳定性分析 |
| 3.4.3 基于滑模观测器的控制器设计 |
| 3.4.4 滑模观测器与控制器设计步骤 |
| 3.4.5 仿真结果与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 捕获空间漂浮小球的机械臂轨迹跟踪控制策略 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 扩张状态观测器设计 |
| 4.2.1 扩张状态观测器的一般形式 |
| 4.2.2 扩张状态观测器自适应参数整定 |
| 4.2.3 高阶扩张状态观测器设计 |
| 4.2.4 观测误差系统稳定性分析 |
| 4.3 基于扩张状态观测器的轨迹跟踪控制策略 |
| 4.3.1 模糊控制器表示方法 |
| 4.3.2 自适应模糊滑模控制器设计 |
| 4.3.3 扩张状态观测器与模糊控制器设计步骤 |
| 4.3.4 仿真结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 天宫二号机械臂维修与捕获实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 天宫二号机械臂实验平台搭建 |
| 5.2.1 天宫二号机械臂设计指标 |
| 5.2.2 天宫二号机械臂关节设计 |
| 5.3 空间站实验舱内机械臂标定过程 |
| 5.3.1 坐标系定义 |
| 5.3.2 PNP问题 |
| 5.3.3 标定过程 |
| 5.4 地面模拟实验系统软件设计 |
| 5.5 基于滑模观测器的旋拧J599电连接器在轨实验 |
| 5.5.1 旋拧J599电连接器任务介绍 |
| 5.5.2 旋拧J599电连接器轨迹跟踪控制结果与分析 |
| 5.6 基于扩张状态观测器的捕获空间漂浮小球在轨实验 |
| 5.6.1 捕获空间漂浮小球任务介绍 |
| 5.6.2 空间实验舱内气流对捕获任务的影响 |
| 5.6.3 捕获空间漂浮小球轨迹跟踪控制结果与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 各种位形搜索算法的标定实验数据 |
| 附录B 引理证明过程 |
| B.1 关于引理 3-1 的证明 |
| 附录C 基于两种观测器的轨迹跟踪控制程序框图 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）基于CAD/CAE技术二次开发的谐波减速器柔轮疲劳寿命分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外现状 |
| 1.2.1 啮合原理的研究 |
| 1.2.2 谐波齿轮齿形的研究 |
| 1.2.3 结构参数研究 |
| 1.2.4 柔轮应力、应变及疲劳研究 |
| 1.3 本文目标及主要研究内容 |
| 1.3.1 本文目标 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第2章 谐波齿轮结构设计及柔轮强度校核 |
| 2.1 谐波传动原理 |
| 2.2 谐波减速器齿廓设计 |
| 2.2.1 柔轮齿廓方程建立 |
| 2.2.2 谐波齿轮改进运动学理论 |
| 2.2.3 刚轮齿廓方程的求解 |
| 2.3 谐波传动构件设计 |
| 2.3.1 柔轮设计 |
| 2.3.2 刚轮设计 |
| 2.3.3 波发生器设计 |
| 2.4 柔轮强度校核 |
| 2.4.1 柔轮齿面磨损校核 |
| 2.4.2 柔轮疲劳强度计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 谐波减速器的有限元仿真分析 |
| 3.1 三维模型建立 |
| 3.2 有限元模型建立 |
| 3.2.1 各构件材料属性 |
| 3.2.2 接触设置 |
| 3.2.3 网格划分 |
| 3.2.4 约束与求解器设置 |
| 3.3 波发生器装配过程静力学分析 |
| 3.3.1 装配模拟 |
| 3.3.2 空载时柔轮变形 |
| 3.3.3 空载时柔轮应力 |
| 3.4 柔轮负载过程瞬态分析 |
| 3.4.1 子模型法 |
| 3.4.2 负载工况下柔轮变形 |
| 3.4.3 负载工况下柔轮应力 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 柔轮疲劳寿命分析 |
| 4.1 疲劳分析基本理论与方法 |
| 4.1.1 疲劳损伤累计理论 |
| 4.1.2 雨流计数法 |
| 4.2 疲劳寿命计算 |
| 4.2.1 疲劳寿命仿真平台搭建 |
| 4.2.2 载荷谱定义 |
| 4.2.3 30CrMnSiA的 S-N曲线 |
| 4.2.4 疲劳结果分析 |
| 4.3 实验参考 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 插件式谐波减速器仿真平台开发 |
| 5.1 插件开发基础 |
| 5.1.1 ANSYS ACT平台 |
| 5.1.2 ANSYS Workbench二次开发模块 |
| 5.1.3 开发语言 |
| 5.2 插件总体设计与开发 |
| 5.2.1 开发流程 |
| 5.2.2 插件结构组成 |
| 5.2.3 用户界面开发 |
| 5.2.4 CAD模块脚本开发 |
| 5.2.5 CAE模块脚本开发 |
| 5.2.6 插件封装编译 |
| 5.3 插件演示 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 作者攻读硕士期间发表的论文 |
（9）摆线钢球减速器的齿形研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及课题来源 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 摆线类少齿差行星传动的研究现状 |
| 1.3.2 摆线钢球减速器的国外研究现状 |
| 1.3.3 摆线钢球减速器国内研究现状 |
| 1.3.4 摆线钢球减速器应用现状 |
| 1.4 论文研究主要内容 |
| 第二章 摆线钢球减速器的基本理论及分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 摆线钢球减速器的传动原理及结构 |
| 2.2.1 传动原理及结构特点 |
| 2.2.2 摆线形成方法 |
| 2.2.3 摆线钢球减速器的啮合原理 |
| 2.2.4 钢球的位置方程 |
| 2.3 摆线钢球减速器的运动分析 |
| 2.3.1 一级摆线钢球减速器运动分析 |
| 2.3.2 二级摆线钢球减速器运动分析 |
| 2.4 摆线钢球减速器参数分析 |
| 2.4.1 摆线钢球行星传动连续传动条件 |
| 2.4.2 设计参数对减速器效率的影响分析 |
| 2.4.3 设计步骤 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 摆线钢球行星传动齿形分析与设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 减速机构摆线槽实际齿廓分析 |
| 3.2.1 外摆线槽实际齿廓分析 |
| 3.2.2 内摆线槽实际齿廓分析 |
| 3.3 减速机构摆线槽的截面形线设计 |
| 3.3.1 减速机构摆线槽截面形线设计 |
| 3.3.2 抛物线截面曲线设计方法 |
| 3.3.3 抛物线截面曲线实例验证 |
| 3.3.4 四点接触啮合模型力学分析 |
| 3.4 减速机构摆线盘型线的NURBS表示方法 |
| 3.4.1 型线设计中的NURBS曲线理论 |
| 3.4.2 NURBS型线表示方法 |
| 3.4.3 拟合结果分析 |
| 3.4.4 摆线修型与刀具设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 摆线钢球减速器仿真分析及样机研制与实验测试 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 减速器虚拟样机建模及仿真分析 |
| 4.2.1 减速器虚拟样机建模 |
| 4.2.2 基于ADAMS的仿真分析 |
| 4.2.3 基于仿真的传动误差分析 |
| 4.3 减速器试验样机制备与测试 |
| 4.3.1 试验样机与测试平台 |
| 4.3.2 传动误差测试分析 |
| 4.3.3 噪声测试分析 |
| 4.4 性能对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 摆线钢球减速器的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 减速器-伺服电机一体机设计 |
| 5.2.1 一体机结构设计 |
| 5.2.2 相关参数设计 |
| 5.2.3 主轴强度校核 |
| 5.3 虚拟样机建模及仿真分析 |
| 5.3.1 一体机虚拟样机建模 |
| 5.3.2 基于ADAMS的动力学仿真分析 |
| 5.3.3 基于ANSYS的有限元分析 |
| 5.3.4 啮合机构模态分析 |
| 5.4 一体机样机制备与噪音测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 作者在攻读硕士学位期间取得的成果 |
（10）非惯性系下直升机主减速器高精度动力学建模及动态行为机理研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源、研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 机匣(箱体)动力学建模研究 |
| 1.2.2 齿轮-转子系统动力学建模研究 |
| 1.2.3 齿轮箱振动特性试验研究 |
| 1.2.4 非惯性系下传动系统动态特性研究 |
| 1.2.5 目前研究存在问题小结 |
| 1.3 论文主要内容与结构 |
| 2 复杂异型构件缩聚建模方法及精度评价 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机匣缩聚建模方法 |
| 2.2.1 缩聚理论概述 |
| 2.2.2 模型精度评价方法 |
| 2.3 机匣子结构缩聚 |
| 2.3.1 有限元模型模态试验验证 |
| 2.3.2 有限元模型缩聚 |
| 2.3.3 缩聚结果小结 |
| 2.4 轴系建模梁单元法与缩聚法对比 |
| 2.4.1 梁单元精度评价 |
| 2.4.2 不规则轴系子结构建模 |
| 2.4.3 对比结果小结 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 系统耦合动力学模型及试验验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 子结构耦合关系 |
| 3.2.1 机匣连接子结构 |
| 3.2.2 轴系耦合关系 |
| 3.3 系统耦合动力学模型 |
| 3.3.1 广义坐标系下轴承单元 |
| 3.3.2 系统总体耦合模型 |
| 3.4 内激励数学表征 |
| 3.4.1 计及啮合相位的时变啮合刚度 |
| 3.4.2 误差激励与动态几何关系 |
| 3.4.3 齿侧间隙 |
| 3.5 某型直升机主减振动特性试验 |
| 3.5.1 试验平台构建 |
| 3.5.2 测点布置及工况设置 |
| 3.6 振动响应分析及模型验证 |
| 3.6.1 不同工况下振动响应对比 |
| 3.6.2 仿真与试验结果误差分析 |
| 3.6.3 机匣对系统动态响应影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 非惯性系下定轴齿轮传动系统动态特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基础空间运动附加效应 |
| 4.2.1 基础空间运动位姿描述 |
| 4.2.2 附加惯性力(矩) |
| 4.3 非惯性系下定轴齿轮传动系统动力学方程 |
| 4.3.1 有无基础运动时数学方程对比 |
| 4.3.2 基础特定运动下广义力激励推导 |
| 4.4 基础空间平动时定轴齿轮系统动力学特性 |
| 4.4.1 算例模型说明 |
| 4.4.2 轴系动态偏移与受力特性 |
| 4.4.3 内外作用下系统振动响应 |
| 4.4.4 基础平动对系统非线性响应影响 |
| 4.5 基础空间转动时定轴齿轮系统动力学特性 |
| 4.5.1 轴系动态偏移与受力特性 |
| 4.5.2 不同附加效应贡献率分析 |
| 4.5.3 内外作用下系统振动响应 |
| 4.5.4 基础转动对系统非线性响应影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 非惯性系下直升机主减行星轮系动态特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非惯性系下不同构件运动学分析 |
| 5.2.1 内部非惯性系 |
| 5.2.2 外部非惯性系 |
| 5.3 非惯性系下行星轮系动力学方程 |
| 5.3.1 有无基础运动时数学方程对比 |
| 5.3.2 算例模型说明 |
| 5.4 基础空间平动时行星轮系动力学特性 |
| 5.4.1 附加广义力矢激励推导 |
| 5.4.2 内部非惯性系影响 |
| 5.4.3 基础平动对轴心轨迹及振动影响 |
| 5.4.4 基础平动对支承力及啮合力影响 |
| 5.5 模拟盘旋运动下行星轮系动力学特性 |
| 5.5.1 附加广义力矢激励推导 |
| 5.5.2 机体盘旋运动时轴心轨迹与振动响应 |
| 5.5.3 机体盘旋运动对支承力及啮合力影响 |
| 5.5.4 不同附加项贡献率分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读学位期间发表的论文目录 |
| B.作者在攻读学位期间获奖情况 |
| C.作者在攻读学位期间参与的科研项目 |
| D.学位论文数据集 |
| 致谢 |
四、减速器设计中的常见问题解析（论文参考文献）
- [1]个性化可穿戴机械臂机构设计及控制方法研究[D]. 魏英伟. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]Delta并联机器人结构设计及优化研究[D]. 臧春田. 中北大学, 2021(09)
- [3]基于知识单元的齿轮传动方案数字化设计[D]. 单巍. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]工业机器人关键部件的时变可靠性分析及优化方法研究[D]. 钱华明. 电子科技大学, 2021(01)
- [5]内外激励作用下电动汽车减速器动态特性分析[D]. 申志朋. 重庆理工大学, 2021(02)
- [6]电驱动系统减速器刚柔耦合动力学建模及振动噪声优化[D]. 侯利国. 吉林大学, 2020
- [7]天宫二号机械臂运动学标定位形选取策略与轨迹跟踪控制研究[D]. 樊春光. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [8]基于CAD/CAE技术二次开发的谐波减速器柔轮疲劳寿命分析[D]. 邱胜峰. 南京信息工程大学, 2020(02)
- [9]摆线钢球减速器的齿形研究与应用[D]. 王娟娟. 江南大学, 2020(01)
- [10]非惯性系下直升机主减速器高精度动力学建模及动态行为机理研究[D]. 张爱强. 重庆大学, 2020