【摘要】：針對機(jī)器人的結(jié)構(gòu)模塊化發(fā)展趨勢及現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器的不足,提出一種用于工業(yè)機(jī)器人智能關(guān)節(jié)的變齒厚內(nèi)齒輪包絡(luò)外轉(zhuǎn)子鼓形蝸桿傳動(dòng)�；诳臻g嚙合原理,建立了該傳動(dòng)的數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)了蝸桿傳動(dòng)的嚙合方程、齒面接觸線方程以及蝸桿的齒面方程,并導(dǎo)出了傳動(dòng)的誘導(dǎo)法曲率、潤滑角和相對卷吸速度等計(jì)算公式。在大量數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上,分析了該傳動(dòng)的蝸桿喉徑系數(shù)、主基圓半徑、母平面傾角等參數(shù)對傳動(dòng)嚙合性能的影響。
【圖文】：

▲圖1變齒厚內(nèi)齒輪包絡(luò)外轉(zhuǎn)子鼓形蝸桿傳動(dòng)裝置示意圖更輕。將變齒厚內(nèi)齒輪按回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并安裝高精度圓光柵，定子軸固定于箱體上，變齒厚內(nèi)齒輪端部連接外接法蘭，形成一種集伺服電機(jī)、減速機(jī)及檢測系統(tǒng)三位一體的用于工業(yè)機(jī)器人的智能關(guān)節(jié)。2嚙合原理2．1坐標(biāo)系的建立如圖2所示，進(jìn)行鼓形蝸桿的坐標(biāo)系設(shè)置，Σ1'(O1';i1'，j1'，k1')和▲圖2坐標(biāo)系的設(shè)置Σ2'(O2';i2'，j2'，k2')分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪靜坐標(biāo)系;Σ1(O1;i1，j1，k1)和Σ2(O2;i2，j2，k2)分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪動(dòng)坐▲圖3輔助坐標(biāo)系標(biāo)系。鼓形蝸桿以角速度ω1繞k1軸轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)齒輪以角速度ω2繞k2軸轉(zhuǎn)動(dòng)。φ1和φ2分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪某瞬時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)位移，且有φ1/φ2=ω1/ω2=Z2/Z1=i12，當(dāng)φ1=φ2=0時(shí)，動(dòng)坐標(biāo)系與靜坐標(biāo)系重合。母平面在Σ2中的位置如圖3所示，建立母平面坐標(biāo)系Σ3(O3;i3，j3，k3)，O3在Σ2中的坐標(biāo)為(rb，0，0)，i3∥j2，j3與k2之間的夾角為β。β為母平面傾角，rb為主基圓半徑，n為母平面的法矢，u、v為母平面的正交參數(shù)。為了簡化計(jì)算，引入微分幾何中的活動(dòng)標(biāo)架法［8］，即在母平面上任意嚙合點(diǎn)P處設(shè)置活動(dòng)坐標(biāo)系Σp(P;e1，e2，e3)，使e1∥i3且同向，e3垂直于母平面。2．2相對速度與角速度▲圖4相對運(yùn)動(dòng)矢量如圖4所示的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系矢量圖，變齒厚內(nèi)齒輪包絡(luò)外轉(zhuǎn)子鼓形蝸桿傳動(dòng)一次包絡(luò)過程的相對速度矢量為:ν(12)=ν(1)0－ν(2)0+ω(1)?

▲圖1變齒厚內(nèi)齒輪包絡(luò)外轉(zhuǎn)子鼓形蝸桿傳動(dòng)裝置示意圖更輕。將變齒厚內(nèi)齒輪按回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)并安裝高精度圓光柵，定子軸固定于箱體上，變齒厚內(nèi)齒輪端部連接外接法蘭，形成一種集伺服電機(jī)、減速機(jī)及檢測系統(tǒng)三位一體的用于工業(yè)機(jī)器人的智能關(guān)節(jié)。2嚙合原理2．1坐標(biāo)系的建立如圖2所示，進(jìn)行鼓形蝸桿的坐標(biāo)系設(shè)置，Σ1'(O1';i1'，j1'，k1')和▲圖2坐標(biāo)系的設(shè)置Σ2'(O2';i2'，j2'，k2')分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪靜坐標(biāo)系;Σ1(O1;i1，j1，k1)和Σ2(O2;i2，j2，k2)分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪動(dòng)坐▲圖3輔助坐標(biāo)系標(biāo)系。鼓形蝸桿以角速度ω1繞k1軸轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)齒輪以角速度ω2繞k2軸轉(zhuǎn)動(dòng)。φ1和φ2分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪某瞬時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)位移，且有φ1/φ2=ω1/ω2=Z2/Z1=i12，當(dāng)φ1=φ2=0時(shí)，動(dòng)坐標(biāo)系與靜坐標(biāo)系重合。母平面在Σ2中的位置如圖3所示，建立母平面坐標(biāo)系Σ3(O3;i3，j3，k3)，O3在Σ2中的坐標(biāo)為(rb，，0，0)，i3∥j2，j3與k2之間的夾角為β。β為母平面傾角，rb為主基圓半徑，n為母平面的法矢，u、v為母平面的正交參數(shù)。為了簡化計(jì)算，引入微分幾何中的活動(dòng)標(biāo)架法［8］，即在母平面上任意嚙合點(diǎn)P處設(shè)置活動(dòng)坐標(biāo)系Σp(P;e1，e2，e3)，使e1∥i3且同向，e3垂直于母平面。2．2相對速度與角速度▲圖4相對運(yùn)動(dòng)矢量如圖4所示的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系矢量圖，變齒厚內(nèi)齒輪包絡(luò)外轉(zhuǎn)子鼓形蝸桿傳動(dòng)一次包絡(luò)過程的相對速度矢量為:ν(12)=ν(1)0－ν(2)0+ω(1)?
【作者單位】： 西華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51575456)
【分類號(hào)】：TH132.44

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本文編號(hào)：2546504