【摘要】：在機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用中正常比例的諧波減速器的通常不滿足機(jī)器人減速環(huán)節(jié)的安裝空間要求，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明需要在保持諧波減速器的性能不變的情況下使用短筒柔輪諧波減速器。短筒柔輪諧波減速器相比正常的諧波減速器結(jié)構(gòu)更緊湊，體積更小，質(zhì)量更輕。同時(shí)短筒柔輪諧波減速器不單單在機(jī)器人上，在其他領(lǐng)域如航空航天領(lǐng)域也有日益增長(zhǎng)的需求。但國內(nèi)目前其設(shè)計(jì)加工中仍存在很多沒有解決的問題，國產(chǎn)的短筒柔輪諧波減速器與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的產(chǎn)品存在較大差距。 本文通過對(duì)短筒柔輪諧波傳動(dòng)進(jìn)行分析，針對(duì)短筒柔輪諧波減速器軸向尺寸較正常諧波減速器更小，導(dǎo)致波發(fā)生器裝入柔輪后柔輪張角更大，使得輪齒間嚙合區(qū)域減小的問題，提出了短筒柔輪諧波減速器柔輪采取雙圓弧齒廓、剛輪輪齒為具有一定傾角的共軛齒廓的設(shè)計(jì)方法。 建立了包括波發(fā)生器柔性軸承的基于齒面嚙合接觸對(duì)的短筒柔輪諧波傳動(dòng)有限元模型。以50機(jī)型為例，對(duì)柔輪長(zhǎng)徑比為1/4的短筒柔輪諧波減速器進(jìn)行數(shù)值仿真，計(jì)算驗(yàn)證了剛輪輪齒具有一定傾角的設(shè)計(jì)方案的合理性。仿真結(jié)果表明具有一定傾角的短筒柔輪諧波減速器具有更大的嚙合面積，在剛輪輪齒傾角值0.2°時(shí)，輪齒間的接觸面積上升約35%。 根據(jù)有限元仿真結(jié)果確定出剛輪傾角值，提出采用慢走絲線切割加工制作了用于1/4比例50機(jī)型的短筒柔輪諧波傳動(dòng)的柔輪和輪齒具有0.2°傾角的剛輪，研制出了短筒柔輪諧波減速器樣機(jī)。 根據(jù)諧波傳動(dòng)剛度主要由輪齒間接觸面積決定，對(duì)短筒柔輪諧波減速器進(jìn)行傳動(dòng)剛度對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明制作的有0.2°傾角的諧波傳動(dòng)的傳動(dòng)剛度較正常輪齒的諧波傳動(dòng)上升約39%，，間接驗(yàn)證了剛輪輪齒具有一定傾角的諧波減速器使輪齒間接觸面積得到提升。最后，用對(duì)比試驗(yàn)中使用剛輪輪齒正常的和剛輪輪齒具有一定傾角的短筒柔輪諧波減速器作為傳動(dòng)關(guān)節(jié)制作了兩自由度機(jī)械臂。
【圖文】：

a) XB1 型a) XB1 typeb) CSF 型b) CSF typec) CSD 型c) CSD type圖 1-3 國內(nèi)外諧波減速器結(jié)構(gòu)比較Fig.1-3 Comparison of domestic and overseas harmonic drive structur 短筒柔輪諧波減速器的主要研究方向

高嚙合效果的雙圓弧齒形，為避免柔輪與剛輪輪齒的干涉齒頂處采用了直線段，其形狀及如圖 2-2 所示。各參數(shù)值如表 2-1 所示。圖2-2 柔輪雙圓弧齒形Fig.2-2 Double-arc teeth profile柔輪輪齒的齒廓曲線方程為上圓弧齒廓：1 1( cos( ) ) ( sin( ))a a a l 1R i j (2-2)下圓弧齒廓：2 2( cos( )) ( sin( ) )f f f f l b2R i j (2-3)表 2-1 柔輪輪齒參數(shù)表Table 3-1 Computation sheet of the flexspline tooth parameters(尺寸單位：mm)參數(shù) 取值M 0.25ah 0.2250fh0.3030a 0.2701f 0.5145al 0.0982fl0.0671lh 0.1900fb0.06712.3.2 包絡(luò)法求解剛輪齒廓的基本假設(shè)由于諧波齒輪嚙合理論的復(fù)雜性，現(xiàn)對(duì)一些對(duì)嚙合性能影響不大?
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TP242;TH132.46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2520907