半定子式小型超环面传动研究

发布时间：2018-05-15 19:29

  本文选题：超环面传动 + 半定子　； 参考：《燕山大学》2016年硕士论文

【摘要】：超环面行星蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑、噪声小及效率高等优点。然而,加工环面定子时,需将刀具深入到工件内部,故超环面行星蜗杆传动很难实现小尺寸结构的系统加工。为此,本文提出一种新结构的超环面传动系统——半定子式小型超环面传动系统。本文针对半定子式小型超环面传动在结构设计、动力学分析、精度分析和样机实验等方面进行了系统的研究,主要研究工作如下:建立了半定子式小型超环面传动的啮合方程,完成了基于Pro/E软件的传动机构三维建模和整机虚拟装配,验证了传动结构的正确性。基于VC++语言,完成了UG9.0可视化内部模式的二次开发,实现了小型超环面传动后台化、快速化、简单化的参数化设计。分析了系统的驱动机理,建立了机构的空间力学模型,分析了行星轮在中心蜗杆和环面定子处的载荷和接触应力分布情况。对比了接触应力的有限元模拟结果与理论计算结果,比较了定子对称与非对称结构传递转矩的能力,给出了两者之间极限力矩的比值。基于ANASY Workbench系统,完成了系统的动力学分析,得出机构应力分布云图、系统的固有频率及模态振型,结果表明:机构振动主要是蜗杆的旋转振动、行星架的摆动与行星轮的翘曲振动,行星架是变形量最大的零件。采用概率方法,利用独立作用原理,对半定子式小型超环面传动误差进行了逐一分析并合成,求出了机构的总输出精度,并得到各误差对机构转角误差的影响权重。基于Visual Basic 6.0开发了高精度、功能齐全的传动系统精度分析软件。完成了永磁齿半定子式小型超环面传动的设计、磁场力及转矩计算。运用Ansoft Maxwell对机构进行磁场模拟,对比了模拟结果与理论计算值,可知模拟时的转矩约为理论计算值的1/4。设计并加工了半定子式小型超环面传动和永磁齿半定子式小型超环面传动的样机,进行了样机的性能试验,样机运转良好,证明了该传动系统的可行性和正确性。
[Abstract]:The toroidal planetary worm drive has the advantages of high transmission ratio, compact structure, low noise and high efficiency. However, when machining toroidal stator, it is necessary to penetrate the cutting tool into the workpiece, so it is difficult to realize the systematic machining of small size structure of the ultra-toroidal planetary worm drive. In this paper, a new structure of ultra-toroidal transmission system, the semi-stator type small ultra-toroidal transmission system, is presented in this paper. In this paper, the structural design, dynamics analysis, precision analysis and prototype experiment of semi-stator miniature ultra-toroidal transmission are studied systematically. The main research work is as follows: the meshing equation of semi-stator miniature ultra-toroidal transmission is established. The 3D modeling of transmission mechanism based on Pro/E software and the virtual assembly of the whole machine are completed, and the correctness of the transmission structure is verified. Based on VC language, the secondary development of UG9.0 visual internal mode is completed, and the parameterized design of miniature super-toroidal transmission is realized, which is backstage, fast and simplified. The driving mechanism of the system is analyzed, the spatial mechanical model of the mechanism is established, and the load and contact stress distribution of the planetary wheel at the center worm and the toroidal stator are analyzed. The finite element simulation results of contact stress and the theoretical calculation results are compared. The transfer torque ability of symmetric and asymmetric stator structures is compared and the ratio of limit torque between them is given. Based on the ANASY Workbench system, the dynamic analysis of the system is completed, and the stress distribution cloud diagram of the mechanism, the natural frequency and modal mode of the system are obtained. The results show that the vibration of the mechanism is mainly the rotational vibration of the worm. The swing of the planetary frame and the warping vibration of the planetary wheel, the planetary frame is the largest deformation parts. By using the method of probability and the principle of independent action, the error of semi-stator miniature super-toroidal transmission is analyzed and synthesized one by one, and the total output accuracy of the mechanism is obtained, and the influence weight of each error on the rotation error of the mechanism is obtained. Based on Visual Basic 6.0, a high precision and complete function software for precision analysis of transmission system is developed. The design, magnetic field force and torque calculation of the permanent magnet semi-stator miniature super toroidal drive are completed. Ansoft Maxwell is used to simulate the magnetic field of the mechanism. The simulation results are compared with the calculated values. The torque of the simulation is about 1 / 4 of the calculated value. The prototype of semi-stator miniature super-toroidal transmission and permanent magnet tooth semi-stator small-sized super-toroidal transmission is designed and machined. The performance test of the prototype is carried out. The prototype runs well and proves the feasibility and correctness of the transmission system.
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.44

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本文编号：1893618