【摘要】：機(jī)器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已應(yīng)用在物流運(yùn)輸、載人航天、生產(chǎn)制造和醫(yī)療器械等軍工與民生的方方面面。工業(yè)機(jī)器人由機(jī)械部件(減速器等)和電氣部件(伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、傳感器和控制器等)組成。精密減速器是機(jī)器人研究的關(guān)鍵技術(shù)之一,機(jī)器人用減速器要求具有高承載能力、大傳動(dòng)比、高效和平穩(wěn)傳動(dòng)等特性。精密減速器按其功能和傳動(dòng)方式可分為五類(lèi):RV減速器、諧波減速器、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器和濾波減速器。本論文的研究對(duì)象是一種新型杠桿式減速器,它具有三級(jí)減速傳動(dòng),分別為定軸輪系傳動(dòng)、基于球面運(yùn)動(dòng)副的杠桿傳動(dòng)和內(nèi)平動(dòng)齒輪傳動(dòng)。本文對(duì)該減速器進(jìn)行了原理分析、傳動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)建模、運(yùn)動(dòng)仿真、有限元分析和杠桿結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上,分析了杠桿式減速器的優(yōu)點(diǎn)和不足之處,提出一種新型章動(dòng)齒輪減速器以作為改進(jìn),完善少齒差齒輪減速器的研究。首先,本論文從原理上分析了三級(jí)減速傳動(dòng),計(jì)算了杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自由度,計(jì)算了內(nèi)平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比。完成了減速器傳動(dòng)比的計(jì)算和分配,根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度極限和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限等性能要求,完成了齒輪傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì),對(duì)內(nèi)平動(dòng)齒輪傳動(dòng)的少齒差內(nèi)嚙合齒輪進(jìn)行了變位修型設(shè)計(jì),以滿足其齒輪嚙合要求。然后,在改進(jìn)減速器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,建立了減速器虛擬樣機(jī)模型,然后利用SolidWorks的Motion模塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,利用SolidWorks的Simulation模塊對(duì)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析,通過(guò)運(yùn)動(dòng)學(xué)和靜力學(xué)分析,驗(yàn)證了減速器設(shè)計(jì)的合理性,分析兩者結(jié)果以確定減速器結(jié)構(gòu)的薄弱之處作為待優(yōu)化機(jī)構(gòu)。之后,基于遺傳算法對(duì)杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,介紹遺傳算法的基本原理和流程,簡(jiǎn)化了杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的模型,選取了輸入變量及其取值范圍,通過(guò)仿真和分析結(jié)果,選擇并計(jì)算了目標(biāo)性能參數(shù),確定了適應(yīng)度函數(shù),完成了初始化群體、編碼、適應(yīng)度計(jì)算、輪盤(pán)賭、選擇復(fù)制交叉變異和解碼輸出等操作,在MATLAB中實(shí)現(xiàn)了遺傳算法的仿真,分析仿真結(jié)果并根據(jù)幾何約束和加工裝配約束確定最終取值。最后,分析了杠桿式減速器的優(yōu)缺點(diǎn),在此基礎(chǔ)上提出了一種章動(dòng)減速器以彌補(bǔ)其缺點(diǎn)。分析了章動(dòng)齒輪傳動(dòng)的原理,完成少齒差和零齒差傳動(dòng)以及交叉連接機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。完成了虛擬樣機(jī)建模以及3D打印。對(duì)杠桿式減速器和章動(dòng)齒輪減速器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析與對(duì)比。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.46;TP242
【圖文】：

日本哈默納科公司生產(chǎn)的諧波傳動(dòng)齒輪１３］以其獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)學(xué)和性能特性例逡逑如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、傳動(dòng)比大、承載能力高和零間隙，被廣泛用于工業(yè)機(jī)器人、人逡逑形機(jī)器人和精密定位裝置等各種工業(yè)應(yīng)用。如圖１－１所示所示，該傳動(dòng)系統(tǒng)通常逡逑僅由三個(gè)部件組成：具有橢圓形狀的波發(fā)生器（ＷＧ）、彈性薄壁結(jié)構(gòu)柔輪（ＦＳ）逡逑和具有內(nèi)齒的剛輪（ＣＳ），其結(jié)構(gòu)圖如圖１－１所示，開(kāi)發(fā)利用了金屬的彈性動(dòng)力逡逑學(xué)。運(yùn)動(dòng)的基本原理如下：柔輪被波發(fā)生器偏轉(zhuǎn)成橢圓形，橢圓與剛輪的內(nèi)齒在逡逑兩點(diǎn)內(nèi)切。然后，齒嚙合位置相對(duì)于剛輪繼續(xù)移動(dòng)，而柔輪相對(duì)于剛輪移動(dòng)兩個(gè)逡逑齒，因?yàn)槿彷喌凝X比剛輪的齒少兩個(gè)。因此，無(wú)需復(fù)雜的機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)，就可以獲逡逑得較高的傳動(dòng)比。逡逑圖１－１諧波減速器的結(jié)構(gòu)圖逡逑２００９年，Ｉｗａｓａｋｉ邋Ｍ邋Ｗ等人提出了一種高精度定位諧波傳動(dòng)齒輪角傳動(dòng)誤差逡逑的建模與修正方法。建模中，重點(diǎn)研宄了由微位移區(qū)域中的非線性彈性變形引起逡逑的傳輸誤差的物理現(xiàn)象。在對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)應(yīng)用具有滯后屬性的逡逑滾動(dòng)摩擦的建�？蚣�

日本哈默納科公司生產(chǎn)的諧波傳動(dòng)齒輪１３］以其獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)學(xué)和性能特性例逡逑如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、傳動(dòng)比大、承載能力高和零間隙，被廣泛用于工業(yè)機(jī)器人、人逡逑形機(jī)器人和精密定位裝置等各種工業(yè)應(yīng)用。如圖１－１所示所示，該傳動(dòng)系統(tǒng)通常逡逑僅由三個(gè)部件組成：具有橢圓形狀的波發(fā)生器（ＷＧ）、彈性薄壁結(jié)構(gòu)柔輪（ＦＳ）逡逑和具有內(nèi)齒的剛輪（ＣＳ），其結(jié)構(gòu)圖如圖１－１所示，開(kāi)發(fā)利用了金屬的彈性動(dòng)力逡逑學(xué)。運(yùn)動(dòng)的基本原理如下：柔輪被波發(fā)生器偏轉(zhuǎn)成橢圓形，橢圓與剛輪的內(nèi)齒在逡逑兩點(diǎn)內(nèi)切。然后，齒嚙合位置相對(duì)于剛輪繼續(xù)移動(dòng)，而柔輪相對(duì)于剛輪移動(dòng)兩個(gè)逡逑齒，因?yàn)槿彷喌凝X比剛輪的齒少兩個(gè)。因此，無(wú)需復(fù)雜的機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)，就可以獲逡逑得較高的傳動(dòng)比。逡逑圖１－１諧波減速器的結(jié)構(gòu)圖逡逑２００９年，Ｉｗａｓａｋｉ邋Ｍ邋Ｗ等人提出了一種高精度定位諧波傳動(dòng)齒輪角傳動(dòng)誤差逡逑的建模與修正方法。建模中，重點(diǎn)研宄了由微位移區(qū)域中的非線性彈性變形引起逡逑的傳輸誤差的物理現(xiàn)象。在對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)應(yīng)用具有滯后屬性的逡逑滾動(dòng)摩擦的建�？蚣�

北京郵電大學(xué)工程碩士學(xué)位論文在距離比較遠(yuǎn)的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向；逡逑動(dòng)比。逡逑動(dòng)部分由一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和四個(gè)從動(dòng)軸線相對(duì)主動(dòng)軸是固定的，呈對(duì)齒數(shù)比的倒數(shù)，即１２：］８，原理各帶動(dòng)一個(gè)偏心輪，偏心輪和從

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