滚柱包络环面蜗杆传动性能的分析与试验

发布时间：2020-11-12 03:23

　　 在机器人应用领域,机器人关节要实现精确运动,就必须依靠精密稳定的传动减速装置,因而精密传动减速装置成为了机器人研究领域的关键核心技术之一。现代传动装置要求在精密稳定的同时又要保证其高负载能力,因此项目组选择对滚柱包络环面蜗杆传动这种新型传动方式进行研究。其蜗轮轮齿采用可自转的滚柱,在传动过程中的运动状态非常复杂,属于多体运动学问题。该蜗杆副作为一种新型的传动方式,没有现成的设计方法对其传动性能进行分析检验。针对以上问题,本文做了如下研究:运用空间啮合原理,完成对滚柱包络环面蜗杆传动数学模型的建立。根据机械设计手册及几何参数对滚柱包络环面蜗杆传动啮合性能的影响研究,设计了一套蜗杆副,并完成了其三维模型的建立,为后续分析研究奠定了基础。运用虚拟样机技术建立了该蜗杆副的多体动力学仿真模型并求解计算。对满载情况下蜗杆、蜗轮及滚柱运动状态变化进行了分析研究,同时验证了数学模型的正确性。对蜗杆副在不同负载情况下的齿间载荷分配进行了研究,分析了其变化规律,为其承载能力的研究提供依据。采用赫兹公式来对该蜗杆副进行接触强度分析,对蜗轮滚柱齿根附近弯曲应力进行数值分析计算,并基于以上方法对本文设计的蜗杆副进行理论强度校核,通过有限元分析模拟蜗杆副在传动过程中的受力情况,与数值分析结果相互印证,为蜗杆副的优化提供方向。设计制造并装配了一台滚柱包络环面蜗杆传动减速器样机。建立了测试平台的三维模型,完成了测试平台的实际搭建并完成对试验样机的空载试验和负荷性能试验,主要测试了在源电机不同转速、不同负载情况下试验样机传动轴轴承端的温度、噪声变化和传动效率变化,验证其可行性的同时为以后减速器的优化设计提供试验支撑。
【学位单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP242;TH132.44
【部分图文】：

1 绪论1.1 课题研究的背景与意义精密减速器在应用于现代工程中时应具有很高的要求标准，但是在实际工程中，这些要求标准又是难以达到的，甚至很多有些自相矛盾：比如，为了提供足够大的扭矩和足够高的刚度，主流工业机器人通常采用大传动比的关节设计，同时却要求整个精密减速机构必须具备足够小的体积以节约空间；而要求机器人末端具有精确定位能力的同时，又要求用于其关节的精密减速器侧隙几乎为 0，且不能存在传动死区；还要保证拥有较高的传动效率与负载能力，同时还需要具备长寿命、耐磨损、低噪音等特性[1-3]。这一系列科学问题就对各国从事传动技术研究的科技工作者提出了挑战。此外，在微电子、生物医学、航空航天、先进制造、超精加工、卫星、雷达天线、人工智能、军工行业等不同工业领域对精密传动装置均具有大量的需求。

西华大学硕士学位论文密传动领域广泛采用的减速器还包括行星减速器。行星承载能力高、寿命长、运转平稳、噪声低、具有功率分流泛应用于各种精密传动场合[12-14]。行星减速器作为一种用性能可与很多军工级减速器产品较之一二，却有着普通应用领域受到广泛认可。

泛应用于各种精密传动场合[12-14]。行星减速器作为一种用性能可与很多军工级减速器产品较之一二，却有着普通应用领域受到广泛认可。图 1.2 RV 减速器Fig. 1.2 RV reducer
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本文编号：2880169