本文關(guān)鍵詞：基于兩級行星滾柱絲杠副的關(guān)節(jié)減速器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著工業(yè)機器人需求不斷提高,研究一款高效率、低成本、結(jié)構(gòu)簡單的關(guān)節(jié)減速器對實現(xiàn)工業(yè)機器人國產(chǎn)化具有重大意義。本文研究并設(shè)計了一種工業(yè)機器人用新型關(guān)節(jié)減速器,根據(jù)行星滾柱絲杠的大推力、高精度、高頻響和長壽命等特點,依據(jù)減速器結(jié)構(gòu)參數(shù)對其傳動狀態(tài)、接觸剛度、傳動效率、均載特性等關(guān)鍵性能進行了建模和分析,并建立了虛擬樣機模型,驗證了設(shè)計方案的合理性。分析了新型減速器性能指標和工作原理,并確定了對稱式結(jié)構(gòu)設(shè)計方案;根據(jù)減速器性能指標,分析并建立了減速器各構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計模型。利用行星輪系反轉(zhuǎn)法,結(jié)合行星滾柱絲杠傳動特點,分析了減速器各主要工作構(gòu)件之間的運動關(guān)系,推導出新型減速器的通用傳動比設(shè)計公式,該傳動比與輸入絲杠導程、中間螺母導程、二級螺母導程、一級滾柱與輸入絲杠螺紋中徑比及二級滾柱與中間螺母外螺紋中徑比等參數(shù)有關(guān);討論了滾柱與絲杠之間不存在滑動和存在滑動兩種情況對減速器傳動的影響。通過空間直角坐標系描述絲杠與滾柱、滾柱與螺母之間接觸點的位置和速度,建立了運動學分析模型,分析了考慮彈性變形時接觸點處的滑動速度,獲得兩構(gòu)件接觸傳動過程中的滑動狀態(tài)。結(jié)合傳統(tǒng)Hertz彈性接觸理論和M-B分形模型,重新構(gòu)造了表面接觸系數(shù),建立了螺旋副粗糙曲面接觸力學模型,并通過螺旋副接觸點處的受力分析,建立了減速器軸向接觸剛度模型,為該新型減速器剛度評估提供了一種數(shù)學方法;分析了減速器工作過程中能量損失原因,以滾柱自旋滑動引起的摩擦力矩近似作為總摩擦力矩建立了新型減速器的傳動效率估算模型,通過適當增加螺旋升角、接觸角、滾柱螺紋牙數(shù)和軸向負載,提高了該減速器的傳動效率。此外,通過ANSYS對外嚙合傳動螺旋副接觸進行了有限元分析,獲得了軸向接觸載荷的分布規(guī)律,并得到改善螺旋副軸向均載特性的最佳牙型角取值范圍和滾柱、絲杠材料彈性模量的最優(yōu)關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：精密減速器 行星滾柱絲杠副 機器人 分形接觸理論
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH132.46
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題背景及研究意義9-12
• 1.2 關(guān)節(jié)減速器的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 諧波減速器12-14
• 1.2.2 RV減速器14
• 1.3 行星滾柱絲杠研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 未來研究方向17-18
• 1.4 彈性接觸理論發(fā)展及應(yīng)用18-19
• 1.5 主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章PRS型減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 減速器性能指標20
• 2.3 工作原理分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計方案20-21
• 2.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)分析及計算21-27
• 2.4.1 絲杠強度設(shè)計22-23
• 2.4.2 滾柱絲杠副導程設(shè)計23-24
• 2.4.3 螺紋牙型及強度設(shè)計24-26
• 2.4.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算26-27
• 2.5 幾何建模與虛擬裝配27-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章PRS型減速器的運動分析30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 工作構(gòu)件的運動關(guān)系30-33
• 3.2.1 旋轉(zhuǎn)運動分析30-32
• 3.2.2 軸向運動分析32-33
• 3.3 通用傳動比33-34
• 3.4 滑動狀態(tài)分析34-38
• 3.4.1 接觸位置34-36
• 3.4.2 接觸點速度36-37
• 3.4.3 連續(xù)滑移模式分析37-38
• 3.5 運動關(guān)系計算38-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第4章 軸向剛度分析及傳動效率計算41-56
• 4.1 引言41
• 4.2 減速器軸向接觸剛度分析41-47
• 4.2.1 螺旋副曲面法向接觸力學模型41-45
• 4.2.2 軸向接觸剛度模型45-47
• 4.3 傳動效率計算模型47-55
• 4.3.1 摩擦力矩計算模型47-53
• 4.3.2 傳動效率估算模型53
• 4.3.3 減速器的傳動效率計算53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 運動仿真及螺旋副接觸有限元分析56-69
• 5.1 引言56
• 5.2 運動學分析理論及有限元法56-59
• 5.2.1 運動仿真理論基礎(chǔ)56-59
• 5.2.2 有限元分析法簡介59
• 5.3 虛擬樣機的創(chuàng)建59-60
• 5.3.1 數(shù)據(jù)交換方式59-60
• 5.3.2 模型導入與編輯60
• 5.4 減速器的運動學仿真分析60-64
• 5.4.1 創(chuàng)建運動學仿真模型61-62
• 5.4.2 仿真結(jié)果分析62-64
• 5.5 螺旋副接觸的有限元分析64-68
• 5.5.1 軸向載荷分布規(guī)律64-66
• 5.5.2 牙型角對均載能力的影響66-67
• 5.5.3 材料彈性模量對均載能力的影響67-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 結(jié)論69-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀學位期間發(fā)表過的學術(shù)論文74-76
• 致謝76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 靳謙忠,楊家軍,孫健利;行星式滾柱絲杠副的摩擦機理研究[J];華中理工大學學報;1998年06期

2 馬尚君;劉更;佟瑞庭;張曉彩;;行星滾柱絲杠副軸向彈性變形的有限元分析[J];機械傳動;2012年07期

3 趙韓;陳奇;黃康;;兩圓柱體結(jié)合面的法向接觸剛度分形模型[J];機械工程學報;2011年07期

4 尤晉閩;陳天寧;;基于分形接觸理論的結(jié)合面法向接觸參數(shù)預(yù)估[J];上海交通大學學報;2011年09期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 陳奇;基于分形理論的汽車變速箱齒輪接觸強度研究[D];合肥工業(yè)大學;2010年

  本文關(guān)鍵詞：基于兩級行星滾柱絲杠副的關(guān)節(jié)減速器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：316790