高功率密度电动扳手传动系统设计的关键技术研究

发布时间：2019-09-17 13:22

【摘要】：电动扳手是一种以电能为动力拧紧高强度螺栓的工具,电动扳手主要应用于钢结构安装等行业。电动扳手工作过程中是通过内部的行星轮系传动系统进行降速和扭矩的传递。目前国内的电动扳手效率普遍较低,如果安装预紧力较大的螺栓,需要更大的电机和输入功率,不仅增加了电能的浪费而且还增加了电动扳手的重量。本文以高功率密度电动扳手行星轮系传动系统为研究对象,对其进行优化分析。电动扳手传动系统中应用最为普遍的为2K-H型行星轮系,对其以体积总和最小和传动效率最高为优化目标进行优化分析。首先对其行星轮系进行了动态特性分析,利用ADAMS软件对行星轮系传动过程中的齿轮动态啮合力和行星轮系总传动效率进行了仿真,得到了齿轮啮合过程中的动态作用力和行星轮系的总传动效率,为进行效率分析提供依据。电动扳手作为手持工具,机身重量对操作者会产生较大影响,电动扳手的重量主要集中在机身的传动系统上,为了减小其重量,需对电动扳手传动系统的体积进行求解。以往对齿轮体积的计算比较粗略,忽略了顶隙和齿轮变位对体积的影响,本文在综合已有研究基础之上,根据齿轮顶隙和变位情况建立了新的齿轮体积数学模型。电动扳手效率的高低主要取决于行星轮系传动系统的传动效率。本文在分析了单对齿轮啮合效率的基础上,根据变位齿轮的啮合特点,建立了单对变位齿轮传动效率模型,把单对齿轮传动效率模型引入到了2K-H型行星轮系传动效率计算公式中,建立了新的2K-H型行星轮系传动效率模型。通过推导出的效率计算公式对电动扳手内的行星轮系传动效率进行了求解。通过建立的电动扳手传动系统的体积和效率的数学模型,利用MATLAB对电动扳手行星轮系传动系统进行了多目标优化。以齿轮各参数为设计变量,以齿轮接触强度和弯曲疲劳强度等条件为约束,以行星轮系总体积最小、效率最高为优化目标,对行星轮系传动系统进行优化,并对优化结果进行了仿真验证。本文完成了对电动扳手行星轮系传动系统的动力学仿真、体积数学模型的建立、传动效率数学模型的建立、多目标优化和优化结果的仿真验证。提高了电动扳手的传动效率,减小了电动扳手的总体的重量,实现了高功率密度电动扳手传动系统的优化设计。
【图文】：

电动扳手

图 1.1 某型号电动扳手轮传动的研究不多，没有比较系统的上已取得一些成果，鉴于这些理论成利用 Solidworks 软件完成了电动扳手原理及齿轮动力学理论，建立了行星同的工况，，对齿轮传动的动力学特性程，分别对齿轮进行了体积和效率数轮体积和啮合效率，使齿轮体积和啮行星轮系的传动效率进行了新的推导后对行星轮系传动系统进行了优化分善电动扳手中行星轮系的传动系统的导意义和实用价值。因此，本课题从

技术路线图,技术路线,方案,啮合效率

同时也分析了间隙体积在整个齿轮体积计算隙体积的计算与齿轮整体体积的计算相结合，推导出了。齿轮效率的数学模型。首先分析了单对齿轮啮合时的啮啮合和外啮合两种情况分别进行了分析。得到了一对轮啮合效率，将瞬时啮合效率沿啮合线进行积分，得到了立的单对齿轮传动效率模型引入到已有的 2K-H 行星轮 2K-H 型行星轮系传动效率模型。建立的电动扳手传动系统的体积和效率数学模型，利轮系传动系统进行了多目标优化分析。对设计变量、约最后对输出的优化结果进行了仿真验证。的研究内容及初步的工作成果进行了总结，并对课题存
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH132.425;TS914.51

【参考文献】