本文關(guān)鍵詞：具有可調(diào)擺幅輸出的非圓齒輪輪系設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

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【摘要】：高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)廣泛地應(yīng)用于工程實(shí)際中的許多場(chǎng)合。傳統(tǒng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方式通常采用一個(gè)定速電機(jī)作為動(dòng)力源,通過(guò)各種傳動(dòng)裝置或者執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng),雖然這類機(jī)構(gòu)具有較高的承載能力、運(yùn)行速度和生產(chǎn)效率,能很好的滿足大批量生產(chǎn)的要求,但是也存在著一些不足：一方面,中間要經(jīng)過(guò)一些復(fù)雜的機(jī)構(gòu)對(duì)運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行改變,而且由于慣性力的存在,傳動(dòng)效率比較低,造成能源的浪費(fèi)；另一方面,這樣的傳動(dòng)方式缺乏柔性,難以適應(yīng)產(chǎn)品品種多樣性的要求。而采用伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件,由于目前電機(jī)技術(shù)的瓶頸,使得能實(shí)現(xiàn)大慣量、往復(fù)動(dòng)載而又能高頻快速響應(yīng)的電機(jī)難以生產(chǎn)出來(lái)。隨著現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化水平的提高,以及比如對(duì)產(chǎn)品品種多樣化的要求,對(duì)實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)提出了新的要求,自動(dòng)化程度高便于控制,往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度和動(dòng)程均可控,以適應(yīng)產(chǎn)品多樣化的需要。 基于此,論文研究的主要內(nèi)容如下： 1.在圓齒輪輪系的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)非圓齒輪行星輪系,并完成其不同的構(gòu)型綜合,分析通過(guò)輸入單向轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)得到往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出的特性。 2.給出非圓齒輪輪系由單向轉(zhuǎn)動(dòng)輸入獲得往復(fù)運(yùn)動(dòng)輸出的非圓齒輪節(jié)曲線的設(shè)計(jì)方法,建立恰當(dāng)?shù)哪Ｐ?利用仿真軟件對(duì)非圓齒輪輪系的運(yùn)動(dòng)特性進(jìn)行仿真。 3.研究用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)橢圓齒輪差動(dòng)輪系、非圓齒輪差動(dòng)輪系來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出形式的多樣性,得到擺幅可調(diào)的往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出以及擺動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)的擺動(dòng)輸出,并進(jìn)行仿真驗(yàn)證,減小了對(duì)伺服電機(jī)大變化扭矩驅(qū)動(dòng)要求。 4.研究伺服驅(qū)動(dòng)非圓齒輪輪系在精梳機(jī)分離羅拉傳動(dòng)的應(yīng)用,對(duì)伺服電機(jī)輸入?yún)?shù)和輪系方案參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,提高該機(jī)電一體化裝置的綜合性能； 5.根據(jù)輸出工藝運(yùn)動(dòng)規(guī)律的要求直接設(shè)計(jì)非圓齒輪輪系,得到了非圓齒輪的節(jié)曲線,滿足了工藝要求。該方案使電機(jī)輸入運(yùn)動(dòng)規(guī)律簡(jiǎn)單,大大減小了伺服電機(jī)輸入的角加速度,對(duì)電機(jī)的要求降低,方法更為直接有效。 伺服驅(qū)動(dòng)非圓齒輪輪系集合了凸輪、齒輪及輪系的優(yōu)點(diǎn)：既能實(shí)現(xiàn)凸輪的變速傳動(dòng)且易于控制,又能實(shí)現(xiàn)齒輪的精確高效傳動(dòng)且重載平衡,輪系結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、效率高、壽命長(zhǎng)。采用雙伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的非圓齒輪差動(dòng)輪系,可以將兩個(gè)單向運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出,同時(shí)可以輸出多種規(guī)律的可控往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng),且大大降低對(duì)伺服電機(jī)特性選擇的要求,比傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)能更好地滿足工程實(shí)際需求。若將此類機(jī)電一體化裝置作為一個(gè)模塊嵌入到整個(gè)機(jī)電裝備系統(tǒng)中,可使整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)電一體化裝備水平得到很大提高,更好地適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械向多品種、高性能、小批量發(fā)展需要。
【關(guān)鍵詞】：非圓齒輪 非圓齒輪輪系 伺服驅(qū)動(dòng) 單向驅(qū)動(dòng) 可調(diào)擺幅 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH132.41
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-10
• 目錄10-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題研究的背景前言12
• 1.2 往復(fù)運(yùn)動(dòng)的廣泛應(yīng)用及傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式的特點(diǎn)12-14
• 1.2.1 往復(fù)運(yùn)動(dòng)應(yīng)用廣泛12-13
• 1.2.2 傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)缺點(diǎn)13-14
• 1.3 非圓齒輪傳動(dòng)的應(yīng)用14-15
• 1.4 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用15
• 1.5 機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀與前景15-16
• 1.6 課題的研究意義16
• 1.7 本課題的研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 非圓齒輪的節(jié)曲線18-23
• 2.1 非圓齒輪節(jié)曲線的方程式18-20
• 2.1.1 根據(jù)要求的傳動(dòng)比函數(shù)計(jì)算非圓齒輪節(jié)曲線18-19
• 2.1.2 根據(jù)再現(xiàn)函數(shù)計(jì)算非圓齒輪節(jié)曲線19-20
• 2.2 非圓齒輪節(jié)曲線的曲率半徑及凸性校驗(yàn)20-21
• 2.3 節(jié)曲線封閉的條件21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 非圓齒輪行星輪系實(shí)現(xiàn)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出的方案設(shè)計(jì)23-40
• 3.1 非圓齒輪輪系的設(shè)計(jì)23-31
• 3.1.1 幾種典型的非圓齒輪行星輪系23-24
• 3.1.2 以W-W型非圓齒輪行星輪系為例進(jìn)行往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出的方案設(shè)計(jì)24-26
• 3.1.3 W-W型橢圓齒輪行星輪系理論推導(dǎo)與仿真分析26-29
• 3.1.4 W-W型非圓齒輪行星輪系的齒輪節(jié)曲線29-31
• 3.2 設(shè)計(jì)實(shí)例31-35
• 3.2.1 擺動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例31-35
• 3.3 多組行星齒輪的W-W型非圓行星輪系實(shí)現(xiàn)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出35-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 W-W型橢圓齒輪差動(dòng)輪系實(shí)現(xiàn)可調(diào)擺幅輸出的方案設(shè)計(jì)40-49
• 4.1 W-W型橢圓齒輪差動(dòng)輪系的轉(zhuǎn)角關(guān)系40-41
• 4.2 建模仿真并分析實(shí)現(xiàn)可調(diào)擺幅的可行性41-48
• 4.2.1 兩個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入合成往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出41-43
• 4.2.2 一個(gè)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入與一個(gè)單向變速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入合成往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出43-45
• 4.2.3 兩單向變速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入合成往復(fù)擺動(dòng)輸出45-46
• 4.2.4 兩勻速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入合成擺動(dòng)回轉(zhuǎn)輸出46-48
• 4.3 本章小結(jié)48-49
• 第五章 W-W型非圓齒輪差動(dòng)輪系實(shí)現(xiàn)可調(diào)擺幅輸出的方案設(shè)計(jì)49-67
• 5.1 以W-W型非圓齒輪差動(dòng)輪系為例進(jìn)行實(shí)現(xiàn)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出的方案設(shè)計(jì)49-51
• 5.1.1 非圓齒輪傳動(dòng)節(jié)曲線封閉與不出現(xiàn)凹形的條件50-51
• 5.2 W-W型非圓齒輪差動(dòng)輪系設(shè)計(jì)實(shí)例51-54
• 5.3 建模仿真并分析實(shí)現(xiàn)可調(diào)擺幅輸出的可行性54-60
• 5.3.1 兩勻速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入合成往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出54-56
• 5.3.2 一勻速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入與一單向變速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入合成往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出56-57
• 5.3.3 兩單向變速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入合成往復(fù)擺動(dòng)輸出57-59
• 5.3.4 兩勻速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入合成擺動(dòng)回轉(zhuǎn)輸出59-60
• 5.4 W-W型橢圓齒輪差動(dòng)輪系與W-W型非圓齒輪差動(dòng)輪系實(shí)現(xiàn)輸出的對(duì)比60-62
• 5.5 非圓齒輪副與差動(dòng)機(jī)構(gòu)組合實(shí)現(xiàn)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出62-66
• 5.5.1 設(shè)計(jì)實(shí)例63-66
• 5.6 本章小結(jié)66-67
• 第六章 具有可調(diào)擺幅輸出的伺服驅(qū)動(dòng)非圓齒輪輪系的動(dòng)態(tài)性能研究及應(yīng)用67-93
• 6.1 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)67-69
• 6.1.1 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)67-68
• 6.1.2 伺服驅(qū)動(dòng)非圓齒輪輪系68
• 6.1.3 伺服電機(jī)的選型原則68-69
• 6.2 伺服電機(jī)單向驅(qū)動(dòng)非圓齒輪輪系的應(yīng)用設(shè)計(jì)69-71
• 6.2.1 應(yīng)用背景介紹69-70
• 6.2.2 精梳機(jī)分離羅拉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)70-71
• 6.3 具有可調(diào)擺幅輸出的伺服驅(qū)動(dòng)非圓齒輪輪系的具體應(yīng)用71-87
• 6.3.1 以兩個(gè)勻速輸入驅(qū)動(dòng)非圓齒輪輪系71-74
• 6.3.2 以一個(gè)勻速輸入和一個(gè)單向變速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入驅(qū)動(dòng)非圓齒輪輪系74-78
• 6.3.3 以兩個(gè)單向變速轉(zhuǎn)動(dòng)輸入驅(qū)動(dòng)非圓齒輪輪系78-84
• 6.3.4 以伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)最大功率最小為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算84-87
• 6.4 按要求的輸出運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線直接設(shè)計(jì)非圓齒輪輪系87-92
• 6.4.1 設(shè)計(jì)非圓齒輪輪系87-89
• 6.4.2 非圓齒輪節(jié)曲線封閉與不出現(xiàn)凹形的條件89-90
• 6.4.3 兩電機(jī)的輸入與非圓齒輪的節(jié)曲線90-92
• 6.5 本章小結(jié)92-93
• 第七章 總結(jié)與展望93-96
• 7.1 總結(jié)93-94
• 7.2 展望94-96
• 參考文獻(xiàn)96-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果99-100
• 致謝100

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：937082