【摘要】：擺動(dòng)式SMA活齒傳動(dòng)系統(tǒng)是一種集SMA傳感、控制、驅(qū)動(dòng)與活齒傳動(dòng)功能于一體的高度集成微型機(jī)電系統(tǒng)。通過(guò)感知復(fù)雜環(huán)境溫度變化或通過(guò)精準(zhǔn)溫度控制來(lái)實(shí)現(xiàn)定量的輸出轉(zhuǎn)矩。與傳統(tǒng)電機(jī)相比具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低速大轉(zhuǎn)矩和易于微型化等優(yōu)點(diǎn),特別適于微型機(jī)器人、醫(yī)療器械以及衛(wèi)星探測(cè)器等尖端技術(shù)領(lǐng)域,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文通過(guò)對(duì)擺動(dòng)式SMA活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行分析,建立了SMA絲相變驅(qū)動(dòng)與活齒傳動(dòng)的耦合力學(xué)模型,推導(dǎo)出系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩方程,并發(fā)現(xiàn)擺動(dòng)式SMA活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩呈現(xiàn)周期性較大波動(dòng)�？疾炝思げㄆ鞣糯笙禂�(shù)和活齒偏心距等耦合參數(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸出特性的影響。在連續(xù)體振動(dòng)理論、彈性動(dòng)力學(xué)理論以及SMA相變相關(guān)理論基礎(chǔ)上,建立了擺動(dòng)式SMA活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的耦合彈性動(dòng)力學(xué)模型,求解了系統(tǒng)的固有頻率和振動(dòng)模態(tài),考察了參數(shù)對(duì)固有頻率的影響。針對(duì)擺動(dòng)式SMA活齒傳動(dòng)系統(tǒng)受到的外部激勵(lì)和嚙合剛度激勵(lì),推導(dǎo)出SMA驅(qū)動(dòng)部分、活齒傳動(dòng)部分以及整體耦合的受迫振動(dòng)方程,分析了激勵(lì)頻率和系統(tǒng)參數(shù)對(duì)受迫響應(yīng)的影響�？紤]SMA絲相變存在的非線性本構(gòu)關(guān)系和活齒嚙合剛度變化引起的非線性,建立了擺動(dòng)式SMA活齒傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部分和傳動(dòng)部分的非線性振動(dòng)模型與方程,并推導(dǎo)出弱非線性自由振動(dòng)、接近共振時(shí)和遠(yuǎn)離共振時(shí)非線性受迫振動(dòng)的響應(yīng)方程,給出了系統(tǒng)的非線性固有頻率、響應(yīng)模態(tài)和幅頻特性及其隨參數(shù)變化的規(guī)律。在擺動(dòng)式SMA活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,完成了樣機(jī)的加工與調(diào)試,對(duì)樣機(jī)輸出特性和固有頻率進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)量,將理論計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn):樣機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速與理論值一致,測(cè)量樣機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為7.36Nmm時(shí),理論轉(zhuǎn)矩波谷值與測(cè)量轉(zhuǎn)矩值誤差為12.59%;采用ANSYS有限元分析和錘擊法對(duì)樣機(jī)固有頻率進(jìn)行了模態(tài)仿真和試驗(yàn),最大誤差分別為10.4%和17.2%。驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性和理論研究的正確性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH132.41

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳仕賢;;活齒針輪減速機(jī)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)[J];傳動(dòng)技術(shù);1989年01期

2 周思柱;宋云逸;袁新梅;孫文斌;;圓柱正弦活齒傳動(dòng)比和傳動(dòng)條件研究及動(dòng)力學(xué)仿真[J];礦山機(jī)械;2018年03期

3 李沖;邢繼春;方記文;趙忠;;大傳動(dòng)比微型活齒傳動(dòng)系統(tǒng)非線性共振研究[J];振動(dòng).測(cè)試與診斷;2019年01期

4 袁新梅;曾運(yùn)運(yùn);張炎;周思柱;;圓柱正弦活齒傳動(dòng)接觸問(wèn)題研究[J];礦山機(jī)械;2019年03期

5 江亞琪;許立忠;;一種擺動(dòng)式SMA活齒傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與輸出特性研究[J];機(jī)械傳動(dòng);2019年05期

6 宜亞麗;姬亞萌;郭輝;金賀榮;;二齒差擺桿活齒傳動(dòng)嚙合副穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)研究[J];機(jī)械強(qiáng)度;2018年04期

7 宜亞麗;郭輝;衛(wèi)銳;金賀榮;;基于作用線增量法擺桿活齒傳動(dòng)誤差分析[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2018年08期

8 李劍鋒;于洋;張雷雨;趙宏偉;;擺動(dòng)輸出活齒凸輪機(jī)構(gòu)齒形設(shè)計(jì)與嚙合力分析[J];北京理工大學(xué)學(xué)報(bào);2018年11期

9 尹華杰;;活齒少齒差傳動(dòng)力學(xué)模型和強(qiáng)度分析[J];鄭州工學(xué)院學(xué)報(bào);1990年03期

10 劉文超;范宜艷;孫建民;;推桿齒條傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)[J];湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2006年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 劉文超;范宜艷;孫建民;;推桿齒條傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)[A];12省區(qū)市機(jī)械工程學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)湖北省論文集[C];2006年

2 劉文超;范宜艷;孫建民;;推桿齒條傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)[A];湖北省機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)與傳動(dòng)專業(yè)委員會(huì)第十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

3 黃清世;;直線減速器和筒形減速器機(jī)構(gòu)的發(fā)明構(gòu)思[A];第十二屆全國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 袁新梅;渦輪鉆具活齒減速傳動(dòng)特性研究[D];長(zhǎng)江大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 楊紀(jì)楠;雙級(jí)正弦活齒傳動(dòng)振動(dòng)特性與效率研究[D];燕山大學(xué);2019年

2 嚴(yán)瑞樂(lè);電磁諧波活齒傳動(dòng)系統(tǒng)輸出力矩控制策略研究[D];燕山大學(xué);2019年

3 梁卿雷;擺桿活齒傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究與齒形設(shè)計(jì)[D];燕山大學(xué);2019年

4 江亞琪;擺動(dòng)式SMA活齒傳動(dòng)系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)研究[D];燕山大學(xué);2019年

5 姚佩妮;雙級(jí)活齒傳動(dòng)效率與溫升研究[D];燕山大學(xué);2019年

6 劉子強(qiáng);套筒活齒傳動(dòng)動(dòng)態(tài)性能研究[D];燕山大學(xué);2019年

7 曹富林;微型活齒傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性及制造工藝研究[D];燕山大學(xué);2019年

8 李魯佳;極地深冰鉆驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];吉林大學(xué);2019年

9 鄧凱求;凸輪激波滾柱活齒減速器在破膠機(jī)中的研究和應(yīng)用[D];大連交通大學(xué);2016年

10 王相玉;XKP-560型破膠機(jī)用活齒減速機(jī)的試驗(yàn)研究[D];大連交通大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2732336