發(fā)布時間：2020-08-10 20:07

【摘要】：機器人產(chǎn)業(yè)現(xiàn)已應(yīng)用在物流運輸、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)機器人由機械部件(減速器等)和電氣部件(伺服電機、驅(qū)動器、傳感器和控制器等)組成。精密減速器是機器人研究的關(guān)鍵技術(shù)之一,機器人用減速器要求具有高承載能力、大傳動比、高效和平穩(wěn)傳動等特性。精密減速器按其功能和傳動方式可分為五類: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。本論文的研究對象是一種新型杠桿式減速器,它具有三級減速傳動,分別為定軸輪系傳動、基于球面運動副的杠桿傳動和內(nèi)平動齒輪傳動。本文對該減速器進行了原理分析、傳動參數(shù)設(shè)計、虛擬樣機建模、運動仿真、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)點和不足之處,提出一種新型章動齒輪減速器以作為改進,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減速傳動,計算了杠桿傳動機構(gòu)的自由度,計算了內(nèi)平動齒輪傳動的傳動比。完成了減速器傳動比的計算和分配,根據(jù)齒面接觸疲勞強度極限和齒根彎曲疲勞強度極限等性能要求,完成了齒輪傳動的參數(shù)設(shè)計,對內(nèi)平動齒輪傳動的少齒差內(nèi)嚙合齒輪進行了變位修型設(shè)計,以滿足其齒輪嚙合要求。然后,在改進減速器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,建立了減速器虛擬樣機模型,然后利用SolidWorks的Motion模塊進行運動學(xué)仿真,利用SolidWorks的Simulation模塊對關(guān)鍵機構(gòu)進行了有限元分析,通過運動學(xué)和靜力學(xué)分析,驗證了減速器設(shè)計的合理性,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)化機構(gòu)。之后,基于遺傳算法對杠桿傳動機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,介紹遺傳算法的基本原理和流程,簡化了杠桿傳動機構(gòu)的模型,選取了輸入變量及其取值范圍,通過仿真和分析結(jié)果,選擇并計算了目標性能參數(shù),確定了適應(yīng)度函數(shù),完成了初始化群體、編碼、適應(yīng)度計算、輪盤賭、選擇復(fù)制交叉變異和解碼輸出等操作,在MATLAB中實現(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,在此基礎(chǔ)上提出了一種章動減速器以彌補其缺點。分析了章動齒輪傳動的原理,完成少齒差和零齒差傳動以及交叉連接機構(gòu)的設(shè)計。完成了虛擬樣機建模以及3D打印。對杠桿式減速器和章動齒輪減速器的優(yōu)缺點進行了分析與對比。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH132.46;TP242
【圖文】：

日本哈默納科公司生產(chǎn)的諧波傳動齒輪１３］以其獨特的運動學(xué)和性能特性例逡逑如結(jié)構(gòu)簡單緊湊、傳動比大、承載能力高和零間隙，被廣泛用于工業(yè)機器人、人逡逑形機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，該傳動系統(tǒng)通常逡逑僅由三個部件組成：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，開發(fā)利用了金屬的彈性動力逡逑學(xué)。運動的基本原理如下：柔輪被波發(fā)生器偏轉(zhuǎn)成橢圓形，橢圓與剛輪的內(nèi)齒在逡逑兩點內(nèi)切。然后，齒嚙合位置相對于剛輪繼續(xù)移動，而柔輪相對于剛輪移動兩個逡逑齒，因為柔輪的齒比剛輪的齒少兩個。因此，無需復(fù)雜的機構(gòu)和結(jié)構(gòu)，就可以獲逡逑得較高的傳動比。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齒輪角傳動誤差逡逑的建模與修正方法。建模中，重點研宄了由微位移區(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。在對現(xiàn)象進行分析的基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用具有滯后屬性的逡逑滾動摩擦的建�？蚣�

日本哈默納科公司生產(chǎn)的諧波傳動齒輪１３］以其獨特的運動學(xué)和性能特性例逡逑如結(jié)構(gòu)簡單緊湊、傳動比大、承載能力高和零間隙，被廣泛用于工業(yè)機器人、人逡逑形機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，該傳動系統(tǒng)通常逡逑僅由三個部件組成：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，開發(fā)利用了金屬的彈性動力逡逑學(xué)。運動的基本原理如下：柔輪被波發(fā)生器偏轉(zhuǎn)成橢圓形，橢圓與剛輪的內(nèi)齒在逡逑兩點內(nèi)切。然后，齒嚙合位置相對于剛輪繼續(xù)移動，而柔輪相對于剛輪移動兩個逡逑齒，因為柔輪的齒比剛輪的齒少兩個。因此，無需復(fù)雜的機構(gòu)和結(jié)構(gòu)，就可以獲逡逑得較高的傳動比。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齒輪角傳動誤差逡逑的建模與修正方法。建模中，重點研宄了由微位移區(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。在對現(xiàn)象進行分析的基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用具有滯后屬性的逡逑滾動摩擦的建�？蚣�

北京郵電大學(xué)工程碩士學(xué)位論文在距離比較遠的兩個轉(zhuǎn)動軸之間轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向；逡逑動比。逡逑動部分由一個驅(qū)動輪和四個從動軸線相對主動軸是固定的，呈對齒數(shù)比的倒數(shù)，即１２：］８，原理各帶動一個偏心輪，偏心輪和從

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6 本報記者 王s

本文編號：2788546