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基于有限元法摆线针轮温度场研究

2021-09-02宋雪萍卢博文毕爱宾

中国工程机械学报 2021年4期

宋雪萍,卢博文,毕爱宾

(大连交通大学机械工程学院,辽宁大连116028)

摆线针轮减速器具有刚度高、抗疲劳、寿命长、传动精度和回差精度稳定等优点,广泛应用于工业机器人关节部位,受到国内外企业的广泛关注。减速器整体性能和传动系统精度对工业机器人在高端制造业的影响不容忽视[1]。由于摆线针轮减速器结构紧凑且传动过程中会产生摩擦热,造成零部件热变形或在啮合处发生热胶合,从而对摆线针轮减速器的整体传动精度产生影响。因此,对摆线针轮传动系统进行温度场以及相关因素的分析是十分必要的,这对控制摆线针轮减速器的润滑与冷却以及提高其工作性能同样具有非常重要的参考意义[2]。本文根据摆线轮啮合原理,计算其运转过程中摩擦热,并对影响摩擦热的各因素进行了分析研究。在理论分析计算的基础上通过有限元分析,得到其实际运转过程中的稳态温度场,可直观地观察到啮合过程中温度过高区域,对摆线轮的润滑以及提高摆线针轮减速器回转精度提供依据。

1 摆线针轮传动系统热源分析

摆线针轮传动系统中的热源主要包括摆线针轮啮合摩擦热和轴承摩擦热[3]。

1.1 摆线针轮啮合摩擦热计算

1.1.1 摆线针轮啮合摩擦热流量

摆线轮轮齿与针轮轮齿在接触点处有摩擦而产生热量。由摆线轮与针轮啮合传动原理可知,摆线轮会以摆线轮齿由啮合到下一次啮合为周期运转,运转过程中所产生的啮合摩擦热量同样会呈现周期性。……

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