機電集成超環(huán)面?zhèn)鲃友芯?/H1>
發(fā)布時間：2020-08-26 12:22
【摘要】： 本文研究了一種新型的廣義復(fù)合傳動系統(tǒng)——機電集成超環(huán)面?zhèn)鲃酉到y(tǒng)。該傳動系統(tǒng)集傳動、電機和控制于一體,具有結(jié)構(gòu)緊湊、輸出力矩大、轉(zhuǎn)速可控、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,具有廣闊的應(yīng)用前景。因此,對系統(tǒng)設(shè)計理論和加工制造技術(shù)的研究具有重要的理論意義與實用價值。本文在蝸桿線圈設(shè)計、定子齒位移分析、效率分析以及關(guān)鍵件的加工制造技術(shù)等方面對該傳動系統(tǒng)進行了深入系統(tǒng)的研究。主要包含以下內(nèi)容: 給出了機電集成超環(huán)面?zhèn)鲃拥尿?qū)動原理,推導(dǎo)了定子及蝸桿齒的空間軌跡方程。討論了系統(tǒng)的傳動比和參數(shù)選擇。分析了系統(tǒng)在不同嚙合條件下,電樞線圈的分布方案以及線圈螺旋角同主要參數(shù)的關(guān)系。給出了行星輪安裝的位置分布,推導(dǎo)了系統(tǒng)輸出力矩公式,分析了系統(tǒng)參數(shù)及線圈分布對輸出力矩的影響規(guī)律。 應(yīng)用空間坐標(biāo)變換原理推導(dǎo)了定子齒在局部坐標(biāo)系下的位移與總體坐標(biāo)系下的位移之間的相互關(guān)系。以定子齒的截面能量為積分單元給出了定子齒的勢能計算公式,通過最小能量原理求得定子齒的位移表達式,分析了定子齒在不同嚙合位置的位移分布規(guī)律。分析了系統(tǒng)參數(shù)對定子齒位移的影響規(guī)律,得到了定子齒截面上的位移分布。并用ANSYS軟件對定子齒的位移分布進行了模擬,證明了理論分析的正確性。 用Pro/E軟件進行了系統(tǒng)建模,對整個系統(tǒng)進行了有限元分析,得到了在不同嚙合位置機構(gòu)各部件的應(yīng)力分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)行星輪齒及行星輪齒與行星輪體的接合位置是系統(tǒng)在力學(xué)性能上的薄弱環(huán)節(jié)。 利用拉格朗日狀態(tài)函數(shù)推導(dǎo)出傳動系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和運動方程,分析了系統(tǒng)的能量分布。研究了環(huán)面蝸桿的表面磁勢分布,利用分解磁感應(yīng)強度的方法,把空間問題化解成平面問題,求解了系統(tǒng)各相的自感和互感,給出了兩者的變化規(guī)律。推導(dǎo)出在變頻器恒轉(zhuǎn)矩控制下的端口電壓方程,推導(dǎo)了系統(tǒng)的電樞損耗、鐵芯損耗以及機械損耗的計算公式,推導(dǎo)出系統(tǒng)的效率表達式,研究了系統(tǒng)效率的影響因素及影響規(guī)律。 設(shè)計并研制出行星架固定式機電集成超環(huán)面?zhèn)鲃酉到y(tǒng)樣機。給出了傳動系統(tǒng)的加工方案,研究了傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵制造技術(shù)。分析了加工中產(chǎn)生誤差的原因,并對產(chǎn)生的加工誤差進行了理論分析。進行了樣機的傳動比實驗。驗證了傳動原理的正確性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH132
【圖文】：
( , , )H H H Hs x y z 坐標(biāo)系和行星架輸出軸端固聯(lián)，10 10 10 10s ( x , y , z )坐標(biāo)系星架上的行星輪支架固聯(lián)。2z 軸和Hz 軸分別為蝸桿和行星架的回轉(zhuǎn)中心,1z 軸星輪的回轉(zhuǎn)中心。1φ 為行星輪旋轉(zhuǎn)角度，2φ 為蝸桿旋轉(zhuǎn)角度，Hφ 為行星架旋轉(zhuǎn)。
(a) 環(huán)面定子固定 (b) 行星架固定圖 2-3 系統(tǒng)的不同形式Fig. 2-3 The different types of system在環(huán)面定子固定系統(tǒng)中，設(shè)行星輪旋轉(zhuǎn)角速度為1ω ，齒數(shù)為1z ；環(huán)面蝸桿的磁場旋轉(zhuǎn)角速度為2ω ,極對數(shù)為 p ；環(huán)面定子旋轉(zhuǎn)的角速度為0ω ，齒數(shù)為0z ；行星架旋轉(zhuǎn)的角速度為Hω 。采用轉(zhuǎn)化機構(gòu)法，給整個機構(gòu)加上一個公共的角速度H ω ，則該傳動轉(zhuǎn)化為超環(huán)面行星蝸桿傳動中的定軸傳動。2.2.2.1 環(huán)面定子固定的傳動比 系統(tǒng)環(huán)面定子固定時0ω = 0，系統(tǒng)傳動比為20 02 200 21 1 1 12HHHHz zi iz pωγ γω= = = = (2-6)其中 γ = ±1 ，蝸桿和定子旋向相反取+1，實現(xiàn)反向傳動。蝸桿和定子旋向相同取-1，實現(xiàn)正向傳動。
圖 3-231z 變化引起的力矩變化圖Fig.3-23 The change of the torque by1z3 可以發(fā)現(xiàn)：小不變的情況下，系統(tǒng)輸出力矩隨槽數(shù)的增加而增加；的主要因素，行星輪齒數(shù)的增加雖然使蝸桿的嚙合點增最終會導(dǎo)致輸出力矩的減小；n 越大輸出力矩越小。產(chǎn) 變小后導(dǎo)致齒槽在周向長度過大。如果想均勻分布若干變小。解決這個問題需要把槽的截面做成細長的矩形。引起輸出力矩的變化 規(guī)定齒槽底部距離的法向為 5 m況下0l 值，見表 3-9。由于槽的邊長最大不超過 10 mm，正得實際槽深見表 3-10。以行星輪個數(shù) k = 4，a = 200，R所得到因為 p 變化而導(dǎo)致的平均輸出力矩變化趨勢如圖表 3-9 齒槽深度理論值 (mm) 【引證文獻】
相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條
1 劉少東;超環(huán)面行星蝸桿傳動振動分析[D];燕山大學(xué);2011年
2 王芬;機電集成超環(huán)面?zhèn)鲃臃蔷�性振動分析[D];燕山大學(xué);2011年
3 劉詩奇;超環(huán)面行星蝸桿傳動精度理論及精度檢測研究[D];湘潭大學(xué);2013年
本文編號：2805166
本文鏈接：http://www.sikaile.net/kejilunwen/jixiegongcheng/2805166.html
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH132
【圖文】：
( , , )H H H Hs x y z 坐標(biāo)系和行星架輸出軸端固聯(lián)，10 10 10 10s ( x , y , z )坐標(biāo)系星架上的行星輪支架固聯(lián)。2z 軸和Hz 軸分別為蝸桿和行星架的回轉(zhuǎn)中心,1z 軸星輪的回轉(zhuǎn)中心。1φ 為行星輪旋轉(zhuǎn)角度，2φ 為蝸桿旋轉(zhuǎn)角度，Hφ 為行星架旋轉(zhuǎn)。
(a) 環(huán)面定子固定 (b) 行星架固定圖 2-3 系統(tǒng)的不同形式Fig. 2-3 The different types of system在環(huán)面定子固定系統(tǒng)中，設(shè)行星輪旋轉(zhuǎn)角速度為1ω ，齒數(shù)為1z ；環(huán)面蝸桿的磁場旋轉(zhuǎn)角速度為2ω ,極對數(shù)為 p ；環(huán)面定子旋轉(zhuǎn)的角速度為0ω ，齒數(shù)為0z ；行星架旋轉(zhuǎn)的角速度為Hω 。采用轉(zhuǎn)化機構(gòu)法，給整個機構(gòu)加上一個公共的角速度H ω ，則該傳動轉(zhuǎn)化為超環(huán)面行星蝸桿傳動中的定軸傳動。2.2.2.1 環(huán)面定子固定的傳動比 系統(tǒng)環(huán)面定子固定時0ω = 0，系統(tǒng)傳動比為20 02 200 21 1 1 12HHHHz zi iz pωγ γω= = = = (2-6)其中 γ = ±1 ，蝸桿和定子旋向相反取+1，實現(xiàn)反向傳動。蝸桿和定子旋向相同取-1，實現(xiàn)正向傳動。
圖 3-231z 變化引起的力矩變化圖Fig.3-23 The change of the torque by1z3 可以發(fā)現(xiàn)：小不變的情況下，系統(tǒng)輸出力矩隨槽數(shù)的增加而增加；的主要因素，行星輪齒數(shù)的增加雖然使蝸桿的嚙合點增最終會導(dǎo)致輸出力矩的減小；n 越大輸出力矩越小。產(chǎn) 變小后導(dǎo)致齒槽在周向長度過大。如果想均勻分布若干變小。解決這個問題需要把槽的截面做成細長的矩形。引起輸出力矩的變化 規(guī)定齒槽底部距離的法向為 5 m況下0l 值，見表 3-9。由于槽的邊長最大不超過 10 mm，正得實際槽深見表 3-10。以行星輪個數(shù) k = 4，a = 200，R所得到因為 p 變化而導(dǎo)致的平均輸出力矩變化趨勢如圖表 3-9 齒槽深度理論值 (mm)
【引證文獻】
相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條
1 劉少東;超環(huán)面行星蝸桿傳動振動分析[D];燕山大學(xué);2011年
2 王芬;機電集成超環(huán)面?zhèn)鲃臃蔷�性振動分析[D];燕山大學(xué);2011年
3 劉詩奇;超環(huán)面行星蝸桿傳動精度理論及精度檢測研究[D];湘潭大學(xué);2013年
本文編號：2805166
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