【摘要】：本文研究了一種新型的機(jī)電集成傳動(dòng)裝置——電磁諧波活齒傳動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將電磁諧波傳動(dòng)與活齒傳動(dòng)集成起來(lái)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低速大扭矩輸出。由于該裝置中沒(méi)有高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件，，因此可以獲得更快的響應(yīng)速度，并且系統(tǒng)的體積、重量均較小。 本文給出了電磁諧波活齒傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)原理，將傳動(dòng)的關(guān)鍵零件——柔輪簡(jiǎn)化為圓環(huán)薄殼，在彈性圓環(huán)理論的基礎(chǔ)上，建立了電磁力作用下柔輪的力學(xué)模型，給出了電磁力的表達(dá)式，推導(dǎo)了電磁力作用下柔輪的位移、內(nèi)力及應(yīng)力計(jì)算公式，分析了其沿軸向、周向及徑向坐標(biāo)的分布規(guī)律，討論了其隨系統(tǒng)參數(shù)的變化規(guī)律。對(duì)活齒進(jìn)行了受力分析，得到了系統(tǒng)的輸出力矩，分析了輸出力矩特性以及隨系統(tǒng)參數(shù)的變化規(guī)律。 針對(duì)傳動(dòng)中柔輪在磁場(chǎng)力作用下發(fā)生變形，導(dǎo)致氣隙長(zhǎng)度隨時(shí)改變這一現(xiàn)象，引入氣隙函數(shù)對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行分析，給出了電磁諧波傳動(dòng)考慮定子槽和柔輪變形的氣隙系數(shù)，進(jìn)而得到電磁諧波活齒傳動(dòng)總的氣隙系數(shù)，從而可以更加準(zhǔn)確地描述磁場(chǎng)及柔輪受力狀態(tài)。 分析系統(tǒng)中存在的電磁-結(jié)構(gòu)耦合關(guān)系，進(jìn)行離散化處理，通過(guò)引入運(yùn)動(dòng)網(wǎng)格場(chǎng)域，建立了電磁場(chǎng)和結(jié)構(gòu)場(chǎng)的耦合控制方程，討論了兩場(chǎng)之間存在的耦合條件和邊界條件，推導(dǎo)出位移和力在兩個(gè)物理場(chǎng)交界面上傳遞的表達(dá)式，得到了柔輪的徑向位移及軸向位移分布。按照耦合問(wèn)題的迭代求解步驟，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了機(jī)電耦合有限元模擬，模擬結(jié)果證實(shí)了理論分析的正確性。 對(duì)電磁諧波活齒傳動(dòng)的電磁損耗和機(jī)械損耗問(wèn)題進(jìn)行了研究，分析了銅損及鐵損的影響因素以及不同功率時(shí)銅損、鐵損相對(duì)總電磁損耗的比例，討論了機(jī)械損耗的影響因素及影響規(guī)律。建立了電磁諧波活齒傳動(dòng)系統(tǒng)三維溫度場(chǎng)計(jì)算模型，采用迭代的方法對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算，得到了樣機(jī)的溫度分布曲線。 依據(jù)電磁諧波活齒傳動(dòng)原理，進(jìn)行了電磁諧波活齒傳動(dòng)樣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工制作和原理性實(shí)驗(yàn)。
【圖文】：

En 表示磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，則系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下柔輪變形的情況如)活齒輪 由活齒架和一組活齒組成，活齒架可以是薄壁圓筒，常與輸齒由活齒體(鋼球)組成。)中心輪 中心輪的內(nèi)齒形是活齒外端齒形曲線的包絡(luò)線。三個(gè)構(gòu)件中，激波器為主動(dòng)件，活齒輪和中心輪任意固定一個(gè)，另一a) 瞬時(shí) 1 b) 瞬時(shí) 2 c) 瞬時(shí) 3

其分布如圖 2-2 所示。三相繞組的合成磁勢(shì)應(yīng)該是這三個(gè)單相磁勢(shì)相加的總和，由圖 2-2 及式(2-2)可知，等式右邊后三項(xiàng)表示的三個(gè)余弦波在空間相位互差 120 電角度，故三項(xiàng)之和為零，所以，合成磁勢(shì)為cos()23k ( ,t)F t (2-3)式(2-3)及圖 2-3 表示在某一固定瞬時(shí)，三相合成磁勢(shì)在空間為余弦分布。
【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】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2564942