【摘要】：針對機器人的結(jié)構(gòu)模塊化發(fā)展趨勢及現(xiàn)有工業(yè)機器人關(guān)節(jié)減速器的不足,提出一種用于工業(yè)機器人智能關(guān)節(jié)的變齒厚內(nèi)齒輪包絡外轉(zhuǎn)子鼓形蝸桿傳動�；诳臻g嚙合原理,建立了該傳動的數(shù)學模型,推導了蝸桿傳動的嚙合方程、齒面接觸線方程以及蝸桿的齒面方程,并導出了傳動的誘導法曲率、潤滑角和相對卷吸速度等計算公式。在大量數(shù)值計算的基礎(chǔ)上,分析了該傳動的蝸桿喉徑系數(shù)、主基圓半徑、母平面傾角等參數(shù)對傳動嚙合性能的影響。
【圖文】：

▲圖1變齒厚內(nèi)齒輪包絡外轉(zhuǎn)子鼓形蝸桿傳動裝置示意圖更輕。將變齒厚內(nèi)齒輪按回轉(zhuǎn)支撐機構(gòu)設計并安裝高精度圓光柵，定子軸固定于箱體上，變齒厚內(nèi)齒輪端部連接外接法蘭，形成一種集伺服電機、減速機及檢測系統(tǒng)三位一體的用于工業(yè)機器人的智能關(guān)節(jié)。2嚙合原理2．1坐標系的建立如圖2所示，進行鼓形蝸桿的坐標系設置，Σ1'(O1';i1'，j1'，k1')和▲圖2坐標系的設置Σ2'(O2';i2'，j2'，k2')分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪靜坐標系;Σ1(O1;i1，j1，k1)和Σ2(O2;i2，j2，k2)分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪動坐▲圖3輔助坐標系標系。鼓形蝸桿以角速度ω1繞k1軸轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪以角速度ω2繞k2軸轉(zhuǎn)動。φ1和φ2分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪某瞬時的轉(zhuǎn)動位移，且有φ1/φ2=ω1/ω2=Z2/Z1=i12，當φ1=φ2=0時，動坐標系與靜坐標系重合。母平面在Σ2中的位置如圖3所示，建立母平面坐標系Σ3(O3;i3，j3，k3)，O3在Σ2中的坐標為(rb，0，0)，i3∥j2，j3與k2之間的夾角為β。β為母平面傾角，rb為主基圓半徑，n為母平面的法矢，u、v為母平面的正交參數(shù)。為了簡化計算，引入微分幾何中的活動標架法［8］，即在母平面上任意嚙合點P處設置活動坐標系Σp(P;e1，e2，e3)，使e1∥i3且同向，e3垂直于母平面。2．2相對速度與角速度▲圖4相對運動矢量如圖4所示的相對運動關(guān)系矢量圖，變齒厚內(nèi)齒輪包絡外轉(zhuǎn)子鼓形蝸桿傳動一次包絡過程的相對速度矢量為:ν(12)=ν(1)0－ν(2)0+ω(1)?

▲圖1變齒厚內(nèi)齒輪包絡外轉(zhuǎn)子鼓形蝸桿傳動裝置示意圖更輕。將變齒厚內(nèi)齒輪按回轉(zhuǎn)支撐機構(gòu)設計并安裝高精度圓光柵，定子軸固定于箱體上，變齒厚內(nèi)齒輪端部連接外接法蘭，形成一種集伺服電機、減速機及檢測系統(tǒng)三位一體的用于工業(yè)機器人的智能關(guān)節(jié)。2嚙合原理2．1坐標系的建立如圖2所示，進行鼓形蝸桿的坐標系設置，Σ1'(O1';i1'，j1'，k1')和▲圖2坐標系的設置Σ2'(O2';i2'，j2'，k2')分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪靜坐標系;Σ1(O1;i1，j1，k1)和Σ2(O2;i2，j2，k2)分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪動坐▲圖3輔助坐標系標系。鼓形蝸桿以角速度ω1繞k1軸轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒輪以角速度ω2繞k2軸轉(zhuǎn)動。φ1和φ2分別為鼓形蝸桿和內(nèi)齒輪某瞬時的轉(zhuǎn)動位移，且有φ1/φ2=ω1/ω2=Z2/Z1=i12，當φ1=φ2=0時，動坐標系與靜坐標系重合。母平面在Σ2中的位置如圖3所示，建立母平面坐標系Σ3(O3;i3，j3，k3)，O3在Σ2中的坐標為(rb，，0，0)，i3∥j2，j3與k2之間的夾角為β。β為母平面傾角，rb為主基圓半徑，n為母平面的法矢，u、v為母平面的正交參數(shù)。為了簡化計算，引入微分幾何中的活動標架法［8］，即在母平面上任意嚙合點P處設置活動坐標系Σp(P;e1，e2，e3)，使e1∥i3且同向，e3垂直于母平面。2．2相對速度與角速度▲圖4相對運動矢量如圖4所示的相對運動關(guān)系矢量圖，變齒厚內(nèi)齒輪包絡外轉(zhuǎn)子鼓形蝸桿傳動一次包絡過程的相對速度矢量為:ν(12)=ν(1)0－ν(2)0+ω(1)?
【作者單位】： 西華大學機械工程學院;四川大學制造科學與工程學院;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(51575456)
【分類號】：TH132.44

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本文編號：2546504