【摘要】：在機器人的實際應用中正常比例的諧波減速器的通常不滿足機器人減速環(huán)節(jié)的安裝空間要求，實際經(jīng)驗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構更緊湊，體積更小，質量更輕。同時短筒柔輪諧波減速器不單單在機器人上，在其他領域如航空航天領域也有日益增長的需求。但國內(nèi)目前其設計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)達國家的產(chǎn)品存在較大差距。 本文通過對短筒柔輪諧波傳動進行分析，針對短筒柔輪諧波減速器軸向尺寸較正常諧波減速器更小，導致波發(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計方法。 建立了包括波發(fā)生器柔性軸承的基于齒面嚙合接觸對的短筒柔輪諧波傳動有限元模型。以50機型為例，對柔輪長徑比為1/4的短筒柔輪諧波減速器進行數(shù)值仿真，計算驗證了剛輪輪齒具有一定傾角的設計方案的合理性。仿真結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，輪齒間的接觸面積上升約35%。 根據(jù)有限元仿真結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機型的短筒柔輪諧波傳動的柔輪和輪齒具有0.2°傾角的剛輪，研制出了短筒柔輪諧波減速器樣機。 根據(jù)諧波傳動剛度主要由輪齒間接觸面積決定，對短筒柔輪諧波減速器進行傳動剛度對比實驗。實驗結果表明制作的有0.2°傾角的諧波傳動的傳動剛度較正常輪齒的諧波傳動上升約39%，，間接驗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，用對比試驗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關節(jié)制作了兩自由度機械臂。
【圖文】：

a) XB1 型a) XB1 typeb) CSF 型b) CSF typec) CSD 型c) CSD type圖 1-3 國內(nèi)外諧波減速器結構比較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 包絡法求解剛輪齒廓的基本假設由于諧波齒輪嚙合理論的復雜性，現(xiàn)對一些對嚙合性能影響不大?
【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】：2012
【分類號】：TP242;TH132.46

【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

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本文編號：2520907