【摘要】： 本文研究了一種新型的廣義復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)——機(jī)電集成超環(huán)面?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)。該傳動(dòng)系統(tǒng)集傳動(dòng)、電機(jī)和控制于一體,具有結(jié)構(gòu)緊湊、輸出力矩大、轉(zhuǎn)速可控、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景。因此,對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和加工制造技術(shù)的研究具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。本文在蝸桿線圈設(shè)計(jì)、定子齒位移分析、效率分析以及關(guān)鍵件的加工制造技術(shù)等方面對(duì)該傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。主要包含以下內(nèi)容: 給出了機(jī)電集成超環(huán)面?zhèn)鲃?dòng)的驅(qū)動(dòng)原理,推導(dǎo)了定子及蝸桿齒的空間軌跡方程。討論了系統(tǒng)的傳動(dòng)比和參數(shù)選擇。分析了系統(tǒng)在不同嚙合條件下,電樞線圈的分布方案以及線圈螺旋角同主要參數(shù)的關(guān)系。給出了行星輪安裝的位置分布,推導(dǎo)了系統(tǒng)輸出力矩公式,分析了系統(tǒng)參數(shù)及線圈分布對(duì)輸出力矩的影響規(guī)律。 應(yīng)用空間坐標(biāo)變換原理推導(dǎo)了定子齒在局部坐標(biāo)系下的位移與總體坐標(biāo)系下的位移之間的相互關(guān)系。以定子齒的截面能量為積分單元給出了定子齒的勢能計(jì)算公式,通過最小能量原理求得定子齒的位移表達(dá)式,分析了定子齒在不同嚙合位置的位移分布規(guī)律。分析了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)定子齒位移的影響規(guī)律,得到了定子齒截面上的位移分布。并用ANSYS軟件對(duì)定子齒的位移分布進(jìn)行了模擬,證明了理論分析的正確性。 用Pro/E軟件進(jìn)行了系統(tǒng)建模,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了有限元分析,得到了在不同嚙合位置機(jī)構(gòu)各部件的應(yīng)力分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)行星輪齒及行星輪齒與行星輪體的接合位置是系統(tǒng)在力學(xué)性能上的薄弱環(huán)節(jié)。 利用拉格朗日狀態(tài)函數(shù)推導(dǎo)出傳動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)方程,分析了系統(tǒng)的能量分布。研究了環(huán)面蝸桿的表面磁勢分布,利用分解磁感應(yīng)強(qiáng)度的方法,把空間問題化解成平面問題,求解了系統(tǒng)各相的自感和互感,給出了兩者的變化規(guī)律。推導(dǎo)出在變頻器恒轉(zhuǎn)矩控制下的端口電壓方程,推導(dǎo)了系統(tǒng)的電樞損耗、鐵芯損耗以及機(jī)械損耗的計(jì)算公式,推導(dǎo)出系統(tǒng)的效率表達(dá)式,研究了系統(tǒng)效率的影響因素及影響規(guī)律。 設(shè)計(jì)并研制出行星架固定式機(jī)電集成超環(huán)面?zhèn)鲃?dòng)系統(tǒng)樣機(jī)。給出了傳動(dòng)系統(tǒng)的加工方案,研究了傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵制造技術(shù)。分析了加工中產(chǎn)生誤差的原因,并對(duì)產(chǎn)生的加工誤差進(jìn)行了理論分析。進(jìn)行了樣機(jī)的傳動(dòng)比實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證了傳動(dòng)原理的正確性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TH132
【圖文】：

( , , )H H H Hs x y z 坐標(biāo)系和行星架輸出軸端固聯(lián)，10 10 10 10s ( x , y , z )坐標(biāo)系星架上的行星輪支架固聯(lián)。2z 軸和Hz 軸分別為蝸桿和行星架的回轉(zhuǎn)中心,1z 軸星輪的回轉(zhuǎn)中心。1φ 為行星輪旋轉(zhuǎn)角度，2φ 為蝸桿旋轉(zhuǎn)角度，Hφ 為行星架旋轉(zhuǎn)。

(a) 環(huán)面定子固定 (b) 行星架固定圖 2-3 系統(tǒng)的不同形式Fig. 2-3 The different types of system在環(huán)面定子固定系統(tǒng)中，設(shè)行星輪旋轉(zhuǎn)角速度為1ω ，齒數(shù)為1z ；環(huán)面蝸桿的磁場旋轉(zhuǎn)角速度為2ω ,極對(duì)數(shù)為 p ；環(huán)面定子旋轉(zhuǎn)的角速度為0ω ，齒數(shù)為0z ；行星架旋轉(zhuǎn)的角速度為Hω 。采用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)法，給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一個(gè)公共的角速度H ω ，則該傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)中的定軸傳動(dòng)。2.2.2.1 環(huán)面定子固定的傳動(dòng)比 系統(tǒng)環(huán)面定子固定時(shí)0ω = 0，系統(tǒng)傳動(dòng)比為20 02 200 21 1 1 12HHHHz zi iz pωγ γω= = = = (2-6)其中 γ = ±1 ，蝸桿和定子旋向相反取+1，實(shí)現(xiàn)反向傳動(dòng)。蝸桿和定子旋向相同取-1，實(shí)現(xiàn)正向傳動(dòng)。

圖 3-231z 變化引起的力矩變化圖Fig.3-23 The change of the torque by1z3 可以發(fā)現(xiàn)：小不變的情況下，系統(tǒng)輸出力矩隨槽數(shù)的增加而增加；的主要因素，行星輪齒數(shù)的增加雖然使蝸桿的嚙合點(diǎn)增最終會(huì)導(dǎo)致輸出力矩的減小；n 越大輸出力矩越小。產(chǎn) 變小后導(dǎo)致齒槽在周向長度過大。如果想均勻分布若干變小。解決這個(gè)問題需要把槽的截面做成細(xì)長的矩形。引起輸出力矩的變化 規(guī)定齒槽底部距離的法向?yàn)?5 m況下0l 值，見表 3-9。由于槽的邊長最大不超過 10 mm，正得實(shí)際槽深見表 3-10。以行星輪個(gè)數(shù) k = 4，a = 200，R所得到因?yàn)?p 變化而導(dǎo)致的平均輸出力矩變化趨勢如圖表 3-9 齒槽深度理論值 (mm)

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 劉少東;超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)振動(dòng)分析[D];燕山大學(xué);2011年

2 王芬;機(jī)電集成超環(huán)面?zhèn)鲃?dòng)非線性振動(dòng)分析[D];燕山大學(xué);2011年

3 劉詩奇;超環(huán)面行星蝸桿傳動(dòng)精度理論及精度檢測研究[D];湘潭大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2805166