【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,還具有體積小、結構緊湊、響應快等優(yōu)點,此外還具有能夠實現(xiàn)無隙嚙合傳動的特點。因此,擺線鋼球行星傳動在機器人、數(shù)控機床、航空航天、國防工業(yè)、交通運輸、伺服傳動、化工機械等諸多領域有著十分廣泛的應用前景。通過對擺線槽實際齒形的分析,給出了完整的擺線槽實際齒形方程,分析了鋼球半徑的變化對實際齒形產生的影響;在對傳統(tǒng)環(huán)形槽齒形進行分析的基礎上,給出了由外側圓弧、內側圓弧、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)槽結構尺寸不受偏心距、鋼球直徑的影響。針對軸向預緊力條件下各嚙合副的嚙合狀態(tài),建立了各嚙合副力學模型,推導了嚙合副彈性轉角公式,分析了環(huán)槽、十字滑槽等速嚙合副彈性轉角的變化規(guī)律,研究了參數(shù)變化對傳動機構彈性回差產生的影響;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模型,推導了法向力與軸向微移動量之間的函數(shù)關系式,得到了嚙合副實現(xiàn)實時四點接觸時的臨界壓縮系數(shù);建立了嚙合點滑動速度模型,推導了嚙合點等效磨損公式,分析了嚙合點磨損規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),環(huán)槽等速機構的傳動精度較高;大于臨界壓縮系數(shù)時,各嚙合副能夠實現(xiàn)無隙嚙合傳動;在足夠軸向預緊條件下,減速嚙合副能夠實時補償嚙合副磨損量。針對多種非線性因素條件,分別建立了環(huán)槽、十字滑槽等速機構的純扭轉非線性動力學模型,將預緊非線性函數(shù)表達為多項式形式,將間隙非線性函數(shù)表達為描述函數(shù)形式,建立了各等速機構的非線性動力學微分方程組,通過諧波平衡法將微分方程組轉化為非線性代數(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,分析了不同參數(shù)變化對系統(tǒng)非線性幅頻特性產生的影響。研究結果表明:環(huán)槽等速機構預緊系統(tǒng)的非線性程度隨著T_s的增加而增強,隨著軸向預緊量、嚙合剛度、回轉半徑的逐漸增加而減弱;環(huán)槽等速機構振動穩(wěn)定性較強。在考慮嚙合點阻尼條件下,建立了考慮阻尼的環(huán)槽等速機構的純扭轉非線性動力學模型,采用多頻展開法對環(huán)槽等速機構主振動、亞諧振動、超諧振動的幅頻響應進行了研究,分析了阻尼系數(shù)、預緊量、嚙合剛度對幅頻特性產生的影響。研究發(fā)現(xiàn),預緊量對系統(tǒng)的振動穩(wěn)定性影響較大,阻尼系數(shù)、預緊量的增加能夠提高機構的振動穩(wěn)定性,剛度系數(shù)的增加能夠提高機構在低頻區(qū)間的振動穩(wěn)定性。根據(jù)靜力學分析結果,建立了包括外部激勵、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強非線性耦合動力學模型,推導了非線性動力學微分方程組,利用數(shù)值分析方法獲得了系統(tǒng)的分叉圖,繪制了時域響應等圖,分析了不同參數(shù)變化對系統(tǒng)動態(tài)特性產生的影響。研究結果表明: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。在不同軸向力條件下,實驗測試了傳動機構彈性回差隨扭矩的增加而發(fā)生的變化,將測試值與理論計算值進行了對比分析;在不同軸向微移動條件下,實驗測試了減速嚙合副的嚙合狀態(tài),將測試結果與理論計算結果進行了對比分析;對二次加工的擺線槽理論廓線進行了測量,將測量結果與理論計算結果進行了對比分析。研究發(fā)現(xiàn),測試結果與理論計算結果具有較好的一致性,理論推導正確,齒形修復方法可行。
【圖文】：

燕山大學工學博士學位論文達國家，例如法國、德國、意大利、英國等，，也對諧波傳動進行了深入研究，了較多的科研成果過，并把科研成果應用于工業(yè)領域。上個世紀六十年代初，我國開始引進諧波傳動的相關技術，非常多的研究人員對該種傳動機構開展了研究工作，成功研制出多種類型的樣機。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準，在基礎理論研究和工程應用取得了豐碩的成果，成功的掌握了該項技術。目前，國內已有非常多的企業(yè)、、研究所從事該方面的研究，科研人員為諧波傳動的應用和推廣鋪平了道路。中技克美公司非常重視技術創(chuàng)新，該公司研制的自潤滑諧波減速器應用于“神系列飛船太陽能帆板的驅動機構中，并順利完成了任務。中技克美公司研制出世界的全固體潤滑諧波傳動機構，并為“神舟六號”百葉箱和溫控閥提供了不號的諧波傳動機構。此外，中技克美的諧波傳動技術還應用于天鏈 1 號、風云 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]。

燕山大學工學博士學位論文達國家，例如法國、德國、意大利、英國等，也對諧波傳動進行了深入研究，了較多的科研成果過，并把科研成果應用于工業(yè)領域。上個世紀六十年代初，我國開始引進諧波傳動的相關技術，非常多的研究人員對該種傳動機構開展了研究工作，成功研制出多種類型的樣機。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準，在基礎理論研究和工程應用取得了豐碩的成果，成功的掌握了該項技術。目前，國內已有非常多的企業(yè)、、研究所從事該方面的研究，科研人員為諧波傳動的應用和推廣鋪平了道路。中技克美公司非常重視技術創(chuàng)新，該公司研制的自潤滑諧波減速器應用于“神系列飛船太陽能帆板的驅動機構中，并順利完成了任務。中技克美公司研制出世界的全固體潤滑諧波傳動機構，并為“神舟六號”百葉箱和溫控閥提供了不號的諧波傳動機構。此外，中技克美的諧波傳動技術還應用于天鏈 1 號、風云 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]。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH132

【參考文獻】

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1 孔霞;張介祿;蔡云龍;;K-H-V型擺線鋼球傳動扭轉振動建模與剛度激勵分析[J];機械傳動;2015年09期

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3 張慧博;王然;陳子坤;魏承;趙陽;游斌弟;;考慮多間隙耦合關系的齒輪系統(tǒng)非線性動力學分析[J];振動與沖擊;2015年08期

4 褚志剛;吳洋俊;熊敏;周志偉;周亞男;陳濤;;錘擊法固有頻率在線檢測系統(tǒng)的開發(fā)[J];電子測量與儀器學報;2015年01期

5 盛冬平;朱如鵬;靳廣虎;陸鳳霞;鮑和云;;考慮摩擦的多間隙直齒彎扭振動建模和分岔特性[J];航空動力學報;2015年02期

6 李沖;許立忠;邢繼春;;壓電諧波傳動系統(tǒng)活齒傳動自由振動分析[J];中國機械工程;2015年01期

7 高東強;王偉;;擺線鋼球行星傳動機構設計與仿真分析[J];陜西科技大學學報(自然科學版);2014年06期

8 宜亞麗;安子軍;王海俠;;無隙鋼球精密傳動嚙合副滑動特性研究[J];中國機械工程;2014年23期

9 豐飛;王煒;唐麗娜;陳風帆;白彥偉;;空間高精度諧波減速器的應用及其發(fā)展趨勢[J];機械傳動;2014年10期

10 蔡峰;張鵬;張玉華;劉東;;擺線鋼球行星傳動中短幅系數(shù)取值方法研究[J];機械傳動;2014年03期

本文編號：2636525