特种机电传动机构综合性能试验平台传动系统研究

论文摘要

本论文研究得到了2008年国家自然科学基金项目的资助(项目编号:50735008)。随着我国工业的发展,特别是航空航天、机器人、自动化等领域的发展,很多工业领域对精密齿轮传动机构的性能和质量提出了更高的要求。本文主要针对需要应用于航天、航空、空间机器人等空间环境领域的谐波减速器、RV减速器、滤波减速器等高性能减速器开发设计一套性能测试试验系统,该系统主要用于测试常温常压环境与真空高低温空间环境下的综合性能与使用情况,为高性能减速器的进一步研究和应用提供科学依据。主要研究内容可概括如下:①介绍了国内外高性能减速器性能测试试验台与空间环境试验的研究现状与发展趋势,确定本文的研究方向。②分析了高性能减速器的传动性能以及测试高性能减速器所需进行的试验项目,研究了针对高性能减速器综合性能测试的实验方法。并根据试验台所进行的试验项目以及需要实现的功能,设计了综合性能试验台的总体结构。③根据设计的试验台的总体结构,设计了伺服控制系统、测试系统、环境模拟系统等主要功能模块,并选择了合适的试验设备与器件,搭建了机械传动机构综合性能试验平台。④按照热真空环境试验的要求设计了实现热真空环境的关键结构部件——热真空模拟容器(真空罐),对其进行了强度校核与有限元静力学分析。并对真空抽气系统的抽气时间进行了验证计算。⑤以滤波减速器为试验件,测试了其在常温常压环境下的传动精度、传动效率、空程回差、启动力矩、刚度及回差等综合性能,提出了真空高低温空间模拟环境下的测试方法。对高真空泵、低真空泵的抽气时间进行了实验验证,并测试了试验台的温度与压力调节性能,得到了试验台内部的气压以及温度随时间变化的曲线。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 高性能减速器的国内外研究现状
• 1.2.2 减速器性能测试试验台的研究现状
• 1.2.3 空间环境模拟试验的研究现状
• 1.2.4 高性能减速器空间环境下测试的研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 2 特种机电传动试验台的总体设计
• 2.1 传统机械传动试验台概述
• 2.2 主要试验项目及其实现方法
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 传动精度试验
• 2.2.3 效率试验
• 2.2.4 启动力矩试验
• 2.2.5 空程回差试验
• 2.2.6 刚度及回差试验
• 2.2.7 热循环试验
• 2.2.8 热真空试验
• 2.3 特种机电传动试验台的总体设计
• 2.4 本章小结
• 3 特种机电传动试验台主要功能模块设计
• 3.1 试验系统的组成
• 3.2 伺服控制系统模块设计
• 3.2.1 驱动电机控制方案设计
• 3.2.2 加载装置方案设计
• 3.3 测试系统模块设计
• 3.3.1 扭矩传感器
• 3.3.2 角度传感器
• 3.4 真空高低温环境模拟装置系统模块设计
• 3.4.1 热真空模拟容器
• 3.4.2 磁流体密封装置
• 3.4.3 真空保障系统
• 3.4.4 温度保障系统
• 3.4.5 监控与控制系统
• 3.5 本章小结
• 4 热真空模拟容器的设计及其优化
• 4.1 引言
• 4.2 热真空模拟容器的设计
• 4.2.1 圆筒体的设计与计算
• 4.2.2 封头的设计与计算
• 4.2.3 法兰与密封设计
• 4.2.4 其他辅助装置
• 4.3 热真空模拟容器的压力应力分析
• 4.3.1 ANSYS 软件简介
• 4.3.2 有限元模型的建立
• 4.3.3 压力应力结果与分析
• 4.4 真空抽气系统的验证计算
• 4.4.1 低真空抽气时间的计算
• 4.4.2 高真空抽气时间的计算
• 4.5 本章小结
• 5 特种机电传动试验台的实验设计与调试
• 5.1 试验件简介
• 5.2 常温常压环境试验
• 5.2.1 试验台的安装调试与跑合试验
• 5.2.2 传动精度试验
• 5.2.3 空程回差试验
• 5.2.4 传动效率试验
• 5.2.5 启动力矩试验
• 5.2.6 刚度及回差试验
• 5.3 试验台温度调节与抽真空试验
• 5.3.1 试验系统介绍
• 5.3.2 抽低真空试验
• 5.3.3 抽高真空试验
• 5.3.4 温度调节试验
• 5.4 真空高低温环境试验
• 5.4.1 磁流体密封轴的对中调试
• 5.4.2 真空环境下综合性能测试
• 5.4.3 真空高低温循环试验
• 5.4.4 多因素下的空间环境模拟试验
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 论文展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• B. 传动精度试验部分数据
• C. 传动效率试验部分数据
• D. 刚度试验数据