【摘要】：擺線鋼球行星傳動不僅具有非常高的傳動精度和定位精度的優(yōu)點(diǎn),還具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn),此外還具有能夠?qū)崿F(xiàn)無隙嚙合傳動的特點(diǎn)。因此,擺線鋼球行星傳動在機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、航空航天、國防工業(yè)、交通運(yùn)輸、伺服傳動、化工機(jī)械等諸多領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用前景。通過對擺線槽實(shí)際齒形的分析,給出了完整的擺線槽實(shí)際齒形方程,分析了鋼球半徑的變化對實(shí)際齒形產(chǎn)生的影響;在對傳統(tǒng)環(huán)形槽齒形進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,給出了由外側(cè)圓弧、內(nèi)側(cè)圓弧、底面直線組成的雙圓弧環(huán)形槽。研究發(fā)現(xiàn),雙圓弧環(huán)槽結(jié)構(gòu)尺寸不受偏心距、鋼球直徑的影響。針對軸向預(yù)緊力條件下各嚙合副的嚙合狀態(tài),建立了各嚙合副力學(xué)模型,推導(dǎo)了嚙合副彈性轉(zhuǎn)角公式,分析了環(huán)槽、十字滑槽等速嚙合副彈性轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律,研究了參數(shù)變化對傳動機(jī)構(gòu)彈性回差產(chǎn)生的影響;針對軸向微移動條件下各嚙合副的嚙合狀態(tài),建立了各嚙合副力學(xué)模型,推導(dǎo)了法向力與軸向微移動量之間的函數(shù)關(guān)系式,得到了嚙合副實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)四點(diǎn)接觸時(shí)的臨界壓縮系數(shù);建立了嚙合點(diǎn)滑動速度模型,推導(dǎo)了嚙合點(diǎn)等效磨損公式,分析了嚙合點(diǎn)磨損規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),環(huán)槽等速機(jī)構(gòu)的傳動精度較高;大于臨界壓縮系數(shù)時(shí),各嚙合副能夠?qū)崿F(xiàn)無隙嚙合傳動;在足夠軸向預(yù)緊條件下,減速嚙合副能夠?qū)崟r(shí)補(bǔ)償嚙合副磨損量。針對多種非線性因素條件,分別建立了環(huán)槽、十字滑槽等速機(jī)構(gòu)的純扭轉(zhuǎn)非線性動力學(xué)模型,將預(yù)緊非線性函數(shù)表達(dá)為多項(xiàng)式形式,將間隙非線性函數(shù)表達(dá)為描述函數(shù)形式,建立了各等速機(jī)構(gòu)的非線性動力學(xué)微分方程組,通過諧波平衡法將微分方程組轉(zhuǎn)化為非線性代數(shù)方程組,通過數(shù)值分析軟件得到了系統(tǒng)的基頻穩(wěn)態(tài)響應(yīng),分析了不同參數(shù)變化對系統(tǒng)非線性幅頻特性產(chǎn)生的影響。研究結(jié)果表明:環(huán)槽等速機(jī)構(gòu)預(yù)緊系統(tǒng)的非線性程度隨著T_s的增加而增強(qiáng),隨著軸向預(yù)緊量、嚙合剛度、回轉(zhuǎn)半徑的逐漸增加而減弱;環(huán)槽等速機(jī)構(gòu)振動穩(wěn)定性較強(qiáng)。在考慮嚙合點(diǎn)阻尼條件下,建立了考慮阻尼的環(huán)槽等速機(jī)構(gòu)的純扭轉(zhuǎn)非線性動力學(xué)模型,采用多頻展開法對環(huán)槽等速機(jī)構(gòu)主振動、亞諧振動、超諧振動的幅頻響應(yīng)進(jìn)行了研究,分析了阻尼系數(shù)、預(yù)緊量、嚙合剛度對幅頻特性產(chǎn)生的影響。研究發(fā)現(xiàn),預(yù)緊量對系統(tǒng)的振動穩(wěn)定性影響較大,阻尼系數(shù)、預(yù)緊量的增加能夠提高機(jī)構(gòu)的振動穩(wěn)定性,剛度系數(shù)的增加能夠提高機(jī)構(gòu)在低頻區(qū)間的振動穩(wěn)定性。根據(jù)靜力學(xué)分析結(jié)果,建立了包括外部激勵(lì)、嚙合副變形及嚙合剛度等非線性因素的擺線鋼球行星傳動純扭轉(zhuǎn)強(qiáng)非線性耦合動力學(xué)模型,推導(dǎo)了非線性動力學(xué)微分方程組,利用數(shù)值分析方法獲得了系統(tǒng)的分叉圖,繪制了時(shí)域響應(yīng)等圖,分析了不同參數(shù)變化對系統(tǒng)動態(tài)特性產(chǎn)生的影響。研究結(jié)果表明:擺線鋼球行星傳動在各種非線性因素的綜合影響下表現(xiàn)出了非常豐富的非線性動態(tài)特性,軸向壓縮量的變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響較大,系統(tǒng)的振動穩(wěn)定性隨著阻尼的增加逐漸增強(qiáng)。在不同軸向力條件下,實(shí)驗(yàn)測試了傳動機(jī)構(gòu)彈性回差隨扭矩的增加而發(fā)生的變化,將測試值與理論計(jì)算值進(jìn)行了對比分析;在不同軸向微移動條件下,實(shí)驗(yàn)測試了減速嚙合副的嚙合狀態(tài),將測試結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比分析;對二次加工的擺線槽理論廓線進(jìn)行了測量,將測量結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比分析。研究發(fā)現(xiàn),測試結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果具有較好的一致性,理論推導(dǎo)正確,齒形修復(fù)方法可行。
【圖文】：

燕山大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文達(dá)國家，例如法國、德國、意大利、英國等，，也對諧波傳動進(jìn)行了深入研究，了較多的科研成果過，并把科研成果應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。上個(gè)世紀(jì)六十年代初，我國開始引進(jìn)諧波傳動的相關(guān)技術(shù)，非常多的研究人員對該種傳動機(jī)構(gòu)開展了研究工作，成功研制出多種類型的樣機(jī)。我國在八十年立了研究室，九十年代制定了該種減速器的標(biāo)準(zhǔn)，在基礎(chǔ)理論研究和工程應(yīng)用取得了豐碩的成果，成功的掌握了該項(xiàng)技術(shù)。目前，國內(nèi)已有非常多的企業(yè)、、研究所從事該方面的研究，科研人員為諧波傳動的應(yīng)用和推廣鋪平了道路。中技克美公司非常重視技術(shù)創(chuàng)新，該公司研制的自潤滑諧波減速器應(yīng)用于“神系列飛船太陽能帆板的驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，并順利完成了任務(wù)。中技克美公司研制出世界的全固體潤滑諧波傳動機(jī)構(gòu)，并為“神舟六號”百葉箱和溫控閥提供了不號的諧波傳動機(jī)構(gòu)。此外，中技克美的諧波傳動技術(shù)還應(yīng)用于天鏈 1 號、風(fēng)云 偵察、通信衛(wèi)星等。玉兔號月球車(圖 1-2)中采用了較多諧波傳動[7]。

燕山大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文達(dá)國家，例如法國、德國、意大利、英國等，也對諧波傳動進(jìn)行了深入研究，了較多的科研成果過，并把科研成果應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。上個(gè)世紀(jì)六十年代初，我國開始引進(jìn)諧波傳動的相關(guān)技術(shù)，非常多的研究人員對該種傳動機(jī)構(gòu)開展了研究工作，成功研制出多種類型的樣機(jī)。我國在八十年立了研究室，九十年代制定了該種減速器的標(biāo)準(zhǔn)，在基礎(chǔ)理論研究和工程應(yīng)用取得了豐碩的成果，成功的掌握了該項(xiàng)技術(shù)。目前，國內(nèi)已有非常多的企業(yè)、、研究所從事該方面的研究，科研人員為諧波傳動的應(yīng)用和推廣鋪平了道路。中技克美公司非常重視技術(shù)創(chuàng)新，該公司研制的自潤滑諧波減速器應(yīng)用于“神系列飛船太陽能帆板的驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，并順利完成了任務(wù)。中技克美公司研制出世界的全固體潤滑諧波傳動機(jī)構(gòu)，并為“神舟六號”百葉箱和溫控閥提供了不號的諧波傳動機(jī)構(gòu)。此外，中技克美的諧波傳動技術(shù)還應(yīng)用于天鏈 1 號、風(fēng)云 偵察、通信衛(wèi)星等。玉兔號月球車(圖 1-2)中采用了較多諧波傳動[7]。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH132

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2636525