冲击载荷下机器人关节系统动态特性研究
Research on Dynamic Characteristics of Robot Joint System Under Impact Load
- 机械传动 2022年46卷第8期 页码：1-7
- 作者机构：
1.天津工业大学 机械工程学院， 天津 300387
2.天津市现代机电装备技术重点实验室， 天津 300387
3.江苏万基传动科技有限公司， 江苏 泰州 225400
4.宁波中大力德智能传动股份有限公司， 浙江 宁波 315301
5.深圳市合发齿轮机械有限公司， 广东 深圳 518109
- 作者简介：
莫帅（1987— ），男，湖南衡阳人，博士，副教授，博士生导师，中国科协青托人才；研究方向为精密机械传动技术。
- 基金信息：国家自然科学基金(51805368┫中国科协青年人才托举工程资助项目┣2018QNRC001)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.08.001
中图分类号：
扫 描 看 全 文
莫帅,李旭,杨振宁等.冲击载荷下机器人关节系统动态特性研究[J].机械传动,2022,46(08):1-7.
Mo Shuai,Li Xu,Yang Zhenning,et al.Research on Dynamic Characteristics of Robot Joint System Under Impact Load[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(08):1-7.
莫帅,李旭,杨振宁等.冲击载荷下机器人关节系统动态特性研究[J].机械传动,2022,46(08):1-7. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.08.001.
Mo Shuai,Li Xu,Yang Zhenning,et al.Research on Dynamic Characteristics of Robot Joint System Under Impact Load[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(08):1-7. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.08.001.
摘要
为了研究微型机器人关节在非稳定工作状态下的机电耦合作用机理，考虑误差以及齿轮啮合时变刚度，采用集中参数法，建立了电机拖动二级串联行星齿轮传动系统的机电耦合模型，计算求解得到了系统的固有频率以及质量参数对系统固有频率的影响、模态能的分布规律，分析了在冲击载荷下齿轮系统的扭振特性。结果表明，零件质量增加将使系统固有频率降低；系统模态能主要表现为低阶扭转振动应变能和高阶动能；在冲击过程中，系统表现为1阶固有频率与1倍啮合频率主导的振动模式。
Abstract
In order to study the electromechanical coupling mechanism of the micro-robot joints in the unsteady working state and considering the time-varying stiffness and error of gear meshing， a lumped parameter method is adopted to establish an electromechanical coupling model of the motor-driven two-stage series planetary gear transmission system. The influence of the natural frequency， and quality parameters of the system on the natural frequency of the system and the distribution law of modal energy is calculated and the torsional vibration characteristics of the gear system under impact load are analyzed. The research results show that as the quality of parts increases， the natural frequency of the system shows a downward trend. The modal energy of the system is mainly manifested as low-order torsional vibration strain energy and high-order kinetic energy. During the impact process， the system behaves as a vibration mode dominated by a first-order natural frequency and a one-time meshing frequency.
关键词
机电耦合行星传动冲击载荷固有特性振型
Keywords
Electromechanical couplingPlanetary transmissionImpact loadInherent characteristicsVibration mode
references
WEI J，ZHANG A Q，QIN D T，et al.A coupling dynamics analysis method for a multistage planetary gear system［J］.Mechanism and Machine Theory，2017，110：27-49.
莫帅，岳宗享，冯志友，等.面齿轮-行星传动串联系统固有特性研究［J］.华中科技大学学报（自然科学版），2021，49（1）：24-30.
MO Shuai，YUE Zongxiang，FENG Zhiyou，et al.Research on natural characteristics of face gear-planetary gear compound transmission system［J］.Journal of Huazhong University of Science and Technology（Natural Science Edition），2021，49（1）：24-30.
MO S，ZHANG T，JIN G G，et al.Analytical investigation on load sharing characteristics of heringbone planetary gear train with flexible support and floating sun gear［J］.Mechanism and Machine Theory，2020，144：1-27.
MO S，ZHANG Y D，WU Q.Research on multiple-split load sharing of two-stage star gearing system in consideration of displacement compatibility［J］.Mechanism and Machine Theory，2015，88：1-15.
MO S，ZHANG Y D，WU Q.Research on natural characteristics of double-helical star gearing system for GTF aero-engine［J］.Mechanism and Machine Theory，2016，106：166-189.
SUN W，DING X，WEI J，et al.An analyzing method of coupled modes in multi-stage planetary gear system［J］.International Journal of Precision Engineering and Manufacturing，2014，15（11）：2357-2366.
罗玉涛，陈营生.混合动力两级行星机构动力耦合系统动力学建模及分析［J］.机械工程学报，2012，48（5）：70-75．
LUO Yutao，CHEN Yingsheng.Dynamic modeling and analysis of the dynamic coupling system of a hybrid two-stage planetary mechanism［J］.Journal of Mechanical Engineering，2012，48（5）：70-75.
宋轶民，张俊，张君，等.3K-Ⅱ型直齿行星齿轮传动的固有特性［J］.机械工程学报，2009，45（7）：23-28.
SONG Yimin，ZHANG Jun，ZHANG Jun，et al.Inherent characteristics of 3K-II spur planetary gear trains［J］.Journal of Mechanical Engineering，2009，45（7）：23-28.
魏静，史磊，张爱强，等.飞行环境非惯性系下行星齿轮传动系统耦合动力学建模及其动态特性［J］.机械工程学报，2019，55（23）：162-172.
WEI Jing，SHI Lei，ZHANG Aiqiang，et al.Modeling and dynamic characteristics of planetary gear transmission in non-inertial system of aerospace environment［J］.Journal of Mechanical Engineering，2019，55（23）：162-172.
向玲，刘随贤，张军华.风电齿轮箱两级行星齿轮传动系统的非线性动力学特性［J］.振动与冲击，2020，39（15）：193-199.
XIANG Ling，LIU Suixian，ZHANG Junhua.Nonlinear dynamic characteristics of two-stage planetary gear transmission system in wind turbine gearbox［J］.Journal of Vibration and Shock，2020，39（15）：193-199.
林腾蛟，曹洪，谭自然，等.四级行星齿轮减速器耦合系统动态性能优化［J］.机械工程学报，2018，54（11）：161-171.
LIN Tengjiao，CAO Hong，TAN Ziran，et al.Dynamic performance optimization of coupled system for four-stage planetary gear reducer［J］.Journal of Mechanical Engineering，2018，54（11）：161-171.
易园园，秦大同，刘长钊.冲击载荷下电机-多级齿轮系统动态特性研究［J］.振动与冲击，2019，38（19）：253-260.
YI Yuanyuan，QIN Datong，LIU Changzhao.Dynamic characteristics of a motor-driven multistage gear system under impact load［J］.Journal of Vibration and Shock，2019，38（19）：253-260.
周优鹏，娄军强，陈特欢，等.伺服关节驱动的柔性臂系统耦合动力学模型辨识与实验［J］.振动与冲击，2019，38（9）：277-284.
ZHOU Youpeng，LOU Junqiang，CHEN Tehuan，et al.Coupling dynamic modeling of a flexible manipulator driven by servo joint and test recognition［J］.Journal of Vibration and Shock，2019，38（9）：277-284.
杜杨杨，王晓笋，杨雪，等.中心构件浮动对行星传动系统均载特性的影响［J］.机械传动，2019，43（3）：11-16.
DU Yangyang，WANG Xiaosun，YANG Xue，et al.Influence of center component floating on the load-sharing characteristic of planetary transmission system［J］.Journal of Mechanical Transmisson，2019，43（3）：11-16.
杨剑威，窦满峰，骆光照，等.高空螺旋桨无刷直流电机重置粒子群PID控制［J］.西北工业大学学报，2016，34（2）：313-320.
YANG Jianwei，DOU Manfeng，LUO Guangzhao，et al.A reset particle swarm optimization PID control of permanent magnet BLDC motor for airscrew load［J］.Journal of Northwestern Polytechnical University，2016，34（2）：313-320.
0
浏览量
3
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 豫ICP备05013835号-5
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies