动态平衡滚子链谐波传动理论研究与样机试验

论文摘要

动态平衡滚子链谐波传动是针对现有的少齿差行星传动,通过机构创新与优势整合,提出的一种新型减速传动机构。该机构用滚子链环取代了传统谐波传动中的柔轮,将传动机构中柔轮材料的弹性变形改为构件的相对运动,通过静、动态全平衡设计,实现谐波啮合传动。这种新型谐波传动机构,不仅与常规的减速传动机构相比具有性价比优势,也为谐波传动技术在一般工业领域的开发应用另辟新径。本文对这种新型减速传动机构进行了理论与试验研究。首先,在对国内外发展现状以及目前出现的新谐波传动型式进行分析的基础上,阐述了动态平衡滚子链谐波传动机构的组成和传动原理,完成了该传动机构基础理论的研究,根据节距补偿原理研究出二齿差和零齿差齿圈齿廓坐标的计算方法,并给出了波谷控制参数的计算方法。其次,在完成动态平衡滚子链谐波传动减速机结构方案和参数设计的基础上,运用UG软件对减速机进行了三维建模和虚拟装配,为机构建立了装配顺序及运动并对机构进行了运动仿真分析.利用MATLAB软件对内齿圈的齿廓曲线进行了数值计算,并分别给出了滚子中心以及滚子和齿圈的啮合点的运动轨迹。再次,进行了试验样机的研制,对波轮、内齿圈以及导弧等零件进行了结构设计,对样机的传动性能进行了测试,对试验数据进行处理并对试验结果从三方面进行了深入分析,为该类型减速机的设计和改进提供了依据。最后,总结了试验样机存在的问题,并且针对问题给出了切实可行的改进方案,重新设计了一种单齿圈啮合复合传动机构,该机构理论上具有更大的传动比、更高的承载能力以及更低的生产成本。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 少齿差行星传动机构概述
• 1.2 三种少齿差行星传动机构
• 1.2.1 渐开线少齿差行星齿轮传动概述
• 1.2.2 摆线针轮行星传动概述
• 1.2.3 谐波齿轮传动概述
• 1.3 课题的研究背景及意义
• 1.3.1 课题的研究背景
• 1.3.2 课题的研究意义
• 1.4 研究内容与研究技术路线
• 1.5 本章小结
• 2 动态平衡滚子链谐波传动的理论研究与分析
• 2.1 滚子链谐波传动的基本型式与啮合原理
• 2.1.1 滚子链二谐波传动机构
• 2.1.2 滚子链三谐波传动机构
• 2.2 滚子链谐波减速传动机构的啮合理论
• 2.2.1 滚子链谐波传动机构的结构参数
• 2.2.2 齿圈齿廓坐标的节距补偿算法
• 2.3 滚子链谐波传动机构的波谷控制参数计算方法
• 2.3.1 二谐波波谷导弧半径计算方法
• 2.3.2 三谐波波谷导弧半径计算方法
• 2.4 滚子链谐波传动减速机的承载能力分析
• 2.4.1 滚子链销轴的抗剪强度分析
• 2.4.2 滚子与内齿圈啮合的接触强度分析
• 2.5 本章小结
• 3 动态平衡滚子链谐波传动减速机结构方案与仿真分析
• 3.1 滚子链谐波减速机的结构方案
• 3.2 减速机主要传动参数的设计
• 3.3 减速机主要零件的三维建模
• 3.3.1 滚子链环的三维建模
• 3.3.2 二齿差齿圈和零齿差齿圈的三维建模
• 3.3.3 其它主要零件的三维建模
• 3.4 减速机的虚拟装配
• 3.4.1 装配结构
• 3.4.2 装配顺序与运动
• 3.5 减速机模型的运动仿真分析
• 3.5.1 运动分析模块
• 3.5.2 减速机运动分析方案的创建
• 3.6 滚子中心以及滚子与齿圈啮合点的运动轨迹
• 3.7 本章小结
• 4 试验样机的研制与试验研究
• 4.1 试验样机的结构方案与参数设计
• 4.2 样机的传动性能试验方案与测试系统组成
• 4.2.1 样机的传动性能试验方案
• 4.2.2 试验样机测试系统组成
• 4.3 样机试验过程
• 4.4 试验结果
• 4.4.1 空载时的试验结果
• 4.4.2 负载下的试验结果
• 4.5 试验分析和结论
• 4.5.1 传动平稳性分析
• 4.5.2 传动效率分析
• 4.5.3 承载能力分析
• 4.6 本章小结
• 5 试验样机的改进方案与优化措施
• 5.1 试验样机存在的问题
• 5.2 传动机构及结构的改进方案
• 5.2.1 复合传动机构
• 5.2.2 减速和同步输出结构的改进
• 5.3 单齿圈啮合复合传动机构的传动原理
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1 减速机齿圈齿廓数据
• 附录2 试验样机齿圈齿廓数据
• 附录3 样机试验原始数据
• 附录4 样机试验的主要仪器设备
• 作者简历