【摘要】：本文研究了一種新型的機(jī)電集成傳動裝置——電磁諧波活齒傳動系統(tǒng)。該系統(tǒng)將電磁諧波傳動與活齒傳動集成起來，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低速大扭矩輸出。由于該裝置中沒有高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件，，因此可以獲得更快的響應(yīng)速度，并且系統(tǒng)的體積、重量均較小。 本文給出了電磁諧波活齒傳動的驅(qū)動原理，將傳動的關(guān)鍵零件——柔輪簡化為圓環(huán)薄殼，在彈性圓環(huán)理論的基礎(chǔ)上，建立了電磁力作用下柔輪的力學(xué)模型，給出了電磁力的表達(dá)式，推導(dǎo)了電磁力作用下柔輪的位移、內(nèi)力及應(yīng)力計(jì)算公式，分析了其沿軸向、周向及徑向坐標(biāo)的分布規(guī)律，討論了其隨系統(tǒng)參數(shù)的變化規(guī)律。對活齒進(jìn)行了受力分析，得到了系統(tǒng)的輸出力矩，分析了輸出力矩特性以及隨系統(tǒng)參數(shù)的變化規(guī)律。 針對傳動中柔輪在磁場力作用下發(fā)生變形，導(dǎo)致氣隙長度隨時(shí)改變這一現(xiàn)象，引入氣隙函數(shù)對磁場進(jìn)行分析，給出了電磁諧波傳動考慮定子槽和柔輪變形的氣隙系數(shù)，進(jìn)而得到電磁諧波活齒傳動總的氣隙系數(shù)，從而可以更加準(zhǔn)確地描述磁場及柔輪受力狀態(tài)。 分析系統(tǒng)中存在的電磁-結(jié)構(gòu)耦合關(guān)系，進(jìn)行離散化處理，通過引入運(yùn)動網(wǎng)格場域，建立了電磁場和結(jié)構(gòu)場的耦合控制方程，討論了兩場之間存在的耦合條件和邊界條件，推導(dǎo)出位移和力在兩個(gè)物理場交界面上傳遞的表達(dá)式，得到了柔輪的徑向位移及軸向位移分布。按照耦合問題的迭代求解步驟，對系統(tǒng)進(jìn)行了機(jī)電耦合有限元模擬，模擬結(jié)果證實(shí)了理論分析的正確性。 對電磁諧波活齒傳動的電磁損耗和機(jī)械損耗問題進(jìn)行了研究，分析了銅損及鐵損的影響因素以及不同功率時(shí)銅損、鐵損相對總電磁損耗的比例，討論了機(jī)械損耗的影響因素及影響規(guī)律。建立了電磁諧波活齒傳動系統(tǒng)三維溫度場計(jì)算模型，采用迭代的方法對溫度場進(jìn)行了計(jì)算，得到了樣機(jī)的溫度分布曲線。 依據(jù)電磁諧波活齒傳動原理，進(jìn)行了電磁諧波活齒傳動樣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工制作和原理性實(shí)驗(yàn)。
【圖文】：

En 表示磁場的旋轉(zhuǎn)方向，則系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)磁場作用下柔輪變形的情況如)活齒輪 由活齒架和一組活齒組成，活齒架可以是薄壁圓筒，常與輸齒由活齒體(鋼球)組成。)中心輪 中心輪的內(nèi)齒形是活齒外端齒形曲線的包絡(luò)線。三個(gè)構(gòu)件中，激波器為主動件，活齒輪和中心輪任意固定一個(gè)，另一a) 瞬時(shí) 1 b) 瞬時(shí) 2 c) 瞬時(shí) 3

其分布如圖 2-2 所示。三相繞組的合成磁勢應(yīng)該是這三個(gè)單相磁勢相加的總和，由圖 2-2 及式(2-2)可知，等式右邊后三項(xiàng)表示的三個(gè)余弦波在空間相位互差 120 電角度，故三項(xiàng)之和為零，所以，合成磁勢為cos()23k ( ,t)F t (2-3)式(2-3)及圖 2-3 表示在某一固定瞬時(shí)，三相合成磁勢在空間為余弦分布。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李劍鋒;董新蕊;;凸輪激波滾動活齒傳動內(nèi)齒輪齒廓修形方法[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2008年10期

2 李劍鋒;周麗艷;董新蕊;;結(jié)構(gòu)參數(shù)對凸輪激波滾動活齒傳動重合度及齒形特性的影響[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年08期

3 秦宇輝,辛洪兵,李增,肖亞平;諧波齒輪減速器傳動性能的實(shí)驗(yàn)研究[J];北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2004年03期

4 辛洪兵,張慶夫;四齒差諧波齒輪傳動的嚙合原理[J];北京輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);1998年04期

5 陳仕賢;;活齒針輪減速機(jī)的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)[J];傳動技術(shù);1989年01期

6 葉慶泰，朱正;諧波傳動的動態(tài)特性及其減振措施[J];傳動技術(shù);1994年02期

7 任德清;諧波齒輪傳動中柔性軸承壽命的計(jì)算[J];軸承;1990年03期

8 朱林劍;高文泉;包海濤;趙興;楊衛(wèi)化;;基于超磁致伸縮材料的諧波傳動研究[J];磁性材料及器件;2009年03期

9 陶學(xué)恒,尤竹平;諧波齒輪傳動系統(tǒng)動態(tài)特性的測試與分析[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);1992年05期

10 李瑰賢;于廣濱;孫瑜;;基于灰色關(guān)聯(lián)的微小型活齒傳動模糊故障樹分析[J];中國工程機(jī)械學(xué)報(bào);2006年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 趙海森;超高效異步電機(jī)損耗模型及降耗措施研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2011年

2 邢繼春;旋轉(zhuǎn)慣性壓電電機(jī)研究[D];燕山大學(xué);2012年

3 宜亞麗;擺動活齒傳動性能分析與設(shè)計(jì)研究[D];燕山大學(xué);2010年

本文編號：2564942