發(fā)布時(shí)間：2017-10-01 14:14

  本文關(guān)鍵詞：偏心杠桿錐齒輪伺服機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模態(tài)分析及其實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 偏心杠桿 錐齒輪 減速器 伺服機(jī)構(gòu) 有限元 模態(tài)分析

【摘要】：根據(jù)工程實(shí)際需要,本課題設(shè)計(jì)一套偏心杠桿結(jié)合錐齒輪的一套伺服機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)由電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)作為輸入端,輸出端沿直線的上下擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。擺動(dòng)角度為±20°,輸出端所能承受的阻力矩為Mt=500sin(ω)tgθNm。要求伺服機(jī)構(gòu)整體長(zhǎng)、寬、高尺寸不超過200mm.90mm、80mm,要求機(jī)構(gòu)能夠在規(guī)定使用條件下高效平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)并不發(fā)生共振。 按照工程要求,應(yīng)用機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)伺服機(jī)構(gòu)組成與傳動(dòng)方案。將該伺服機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為由錐齒輪作為輸入端,經(jīng)由錐齒輪行星系自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn),連接偏心杠桿,由偏心杠桿輸出端圍繞支撐點(diǎn)完成自轉(zhuǎn)與上下直線擺動(dòng)。由功率0.75KW,轉(zhuǎn)速910r/min交流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力輸入,經(jīng)減速比為12/1的減速器連接該偏心杠桿錐齒輪伺服機(jī)構(gòu)。 經(jīng)過多次機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與演算,選用錐齒輪與偏心杠桿組合建立機(jī)械伺服機(jī)構(gòu),在確定運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)方式與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)后計(jì)算偏心杠桿錐齒輪伺服機(jī)構(gòu)的自由度。經(jīng)計(jì)算,該伺服機(jī)構(gòu)輸出端的自由度為1,符合設(shè)計(jì)目標(biāo)。綜合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求,為方便制造加工與結(jié)構(gòu)裝配,確定伺服機(jī)構(gòu)機(jī)匣分采用矩形立方體外形,分為左、中、右三段裝配。按照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算出錐齒輪、行星齒輪、偏心杠桿等零件尺寸,并確定各構(gòu)件裝配尺寸。在確定各零件及裝配尺寸后,應(yīng)用Solidworks軟件建立各零件三維模型并完成偏心杠桿錐齒輪伺服機(jī)構(gòu)的裝配圖。 將建立好的偏心杠桿錐齒輪伺服機(jī)構(gòu)的裝配模型導(dǎo)入Workbench有限元分析軟件對(duì)主要轉(zhuǎn)動(dòng)件進(jìn)行空載應(yīng)力分析及機(jī)匣的模態(tài)分析。輸出端空載,對(duì)偏心杠桿進(jìn)行應(yīng)力分析。分析發(fā)現(xiàn)偏心桿輸出端主要為上下直線擺動(dòng),在運(yùn)動(dòng)過程中存在運(yùn)動(dòng)慣性應(yīng)力,分布在杠桿輸入與輸出端的的上下兩側(cè),最大值為0.024MPa。對(duì)偏心杠桿強(qiáng)度影響不大。經(jīng)模態(tài)分析得知,機(jī)匣一階固有頻率為1715HZ,以功率0.75KW,轉(zhuǎn)速910r/min交流電動(dòng)機(jī)和減速比為12/1的減速器作為動(dòng)力輸入,輸入端轉(zhuǎn)數(shù)為ω1=75r/min,不會(huì)發(fā)生共振,偏心杠桿錐齒輪伺服機(jī)構(gòu)能夠平穩(wěn)運(yùn)行。 根據(jù)伺服機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案與各零件計(jì)算尺寸,制備兩套錐齒輪偏心杠桿伺服機(jī)構(gòu)樣機(jī),按照工程要求的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行工作1小時(shí)空載實(shí)驗(yàn)。使用功率0.75KW,轉(zhuǎn)速910r/min交流電動(dòng)機(jī)經(jīng)由減速比為12/1的減速器連接錐齒輪偏心杠桿伺服機(jī)構(gòu)。在電機(jī)帶動(dòng)下,伺服機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)自如,振動(dòng)和噪音均很小,偏心杠桿輸出端上、上下擺動(dòng),左右擺動(dòng)誤差可以控制在1.0mm以內(nèi),擺動(dòng)軌跡線性偏差不超出±2%。行星輪系的啟動(dòng)力矩經(jīng)測(cè)定為0.4N.m,在較小的啟動(dòng)力矩也能夠平穩(wěn)的啟動(dòng)運(yùn)行。驗(yàn)證該伺服機(jī)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,符合預(yù)期要求。
【關(guān)鍵詞】：偏心杠桿 錐齒輪 減速器 伺服機(jī)構(gòu) 有限元 模態(tài)分析
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH112;TH122
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題研究的背景與意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)12-17
• 1.2.1 伺服機(jī)構(gòu)的發(fā)展動(dòng)態(tài)12-14
• 1.2.2 錐齒輪技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向14-16
• 1.2.3 偏心杠桿伺服機(jī)構(gòu)的應(yīng)用16-17
• 1.3 本文的選題依據(jù)以及研究的主要內(nèi)容17-21
• 1.3.1 選題依據(jù)17-18
• 1.3.2 本文主要研究?jī)?nèi)容18-21
• 第二章 錐齒輪偏心杠桿伺服機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)21-38
• 2.1 確定系統(tǒng)主要傳動(dòng)件21-23
• 2.2 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)——自由度計(jì)算23-24
• 2.3 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)速度的計(jì)算與分析24-29
• 2.4 圓錐齒輪參數(shù)計(jì)算29-32
• 2.5 伺服機(jī)構(gòu)的機(jī)匣設(shè)計(jì)32
• 2.6 應(yīng)用Solidworks軟件根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)三維模型32-38
• 2.6.1 主要傳動(dòng)件的3D模型33-36
• 2.6.2 伺服機(jī)構(gòu)的機(jī)匣3D模型36-37
• 2.6.3 偏心杠桿錐齒輪伺服機(jī)構(gòu)裝配圖37-38
• 第三章 應(yīng)用Workbench有限元分析軟件進(jìn)行仿真分析38-47
• 3.1 Workbench有限元分析軟件介紹38
• 3.2 應(yīng)對(duì)伺服機(jī)構(gòu)主要傳動(dòng)件的空載應(yīng)力、應(yīng)變分析38-42
• 3.2.1 模型的建立與應(yīng)力、應(yīng)變分析38-40
• 3.2.2 主要傳動(dòng)件的空載應(yīng)力、應(yīng)變分析結(jié)果40-42
• 3.3 伺服機(jī)構(gòu)機(jī)匣的模態(tài)分析42-45
• 3.3.1 模型的建立與模態(tài)分析42-43
• 3.3.2 模態(tài)分析結(jié)果43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第四章 制備錐齒輪偏心杠桿伺服機(jī)構(gòu)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)47-52
• 4.1 樣機(jī)制備47-49
• 4.2 樣機(jī)空載實(shí)驗(yàn)49-51
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-52
• 第五章 全文總結(jié)與展望52-54
• 5.1 全文總結(jié)52-53
• 5.2 展望53-54
• 附件54-61
• 參考文獻(xiàn)61-63

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 延皓;李長(zhǎng)春;陳策;;伺服機(jī)構(gòu)綜合負(fù)載模擬試驗(yàn)系統(tǒng)[J];兵工學(xué)報(bào);2012年05期

2 鄭大勇;張衛(wèi)紅;石文靚;;未來(lái)大推力氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)方案初步探討[J];導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù);2012年01期

3 張衛(wèi)國(guó),曹永剛,陳濤;用數(shù)字濾波器改善光電經(jīng)緯儀機(jī)械諧振頻率的方法[J];光學(xué)精密工程;1999年02期

4 許明德;;伺服系統(tǒng)目前發(fā)展趨勢(shì)[J];飛航導(dǎo)彈;1990年05期

5 曾廣商,沈衛(wèi)國(guó),石立,張曉莎;高可靠三冗余伺服機(jī)構(gòu)系統(tǒng)[J];航天控制;2005年01期

6 朱華征;范大鵬;張文博;馬東璽;;質(zhì)量不平衡力矩對(duì)導(dǎo)引頭伺服機(jī)構(gòu)性能影響分析[J];紅外與激光工程;2009年05期

7 謝紅,施煒;用SolidWorks計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行裝配體三維設(shè)計(jì)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2002年01期

8 馬小勇;盧道華;王佳;;弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)模型研究與系統(tǒng)開發(fā)[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2009年06期

9 徐春雨;陳剛;周淵鍵;;基于Solid Works和ANSYS某舵機(jī)齒輪裝配體模態(tài)分析[J];機(jī)械傳動(dòng);2012年04期

10 毛小馨;劉貴明;;基于SolidWorks的無(wú)桿飛機(jī)牽引車驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿真分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2010年02期

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本文編號(hào)：953908