电磁谐波活齿传动研究

发布时间：2019-11-23 12:08

【摘要】：本文研究了一种新型的机电集成传动装置——电磁谐波活齿传动系统。该系统将电磁谐波传动与活齿传动集成起来，可实现系统的低速大扭矩输出。由于该装置中没有高速旋转的机械部件，，因此可以获得更快的响应速度，并且系统的体积、重量均较小。 本文给出了电磁谐波活齿传动的驱动原理，将传动的关键零件——柔轮简化为圆环薄壳，在弹性圆环理论的基础上，建立了电磁力作用下柔轮的力学模型，给出了电磁力的表达式，推导了电磁力作用下柔轮的位移、内力及应力计算公式，分析了其沿轴向、周向及径向坐标的分布规律，讨论了其随系统参数的变化规律。对活齿进行了受力分析，得到了系统的输出力矩，分析了输出力矩特性以及随系统参数的变化规律。 针对传动中柔轮在磁场力作用下发生变形，导致气隙长度随时改变这一现象，引入气隙函数对磁场进行分析，给出了电磁谐波传动考虑定子槽和柔轮变形的气隙系数，进而得到电磁谐波活齿传动总的气隙系数，从而可以更加准确地描述磁场及柔轮受力状态。 分析系统中存在的电磁-结构耦合关系，进行离散化处理，通过引入运动网格场域，建立了电磁场和结构场的耦合控制方程，讨论了两场之间存在的耦合条件和边界条件，推导出位移和力在两个物理场交界面上传递的表达式，得到了柔轮的径向位移及轴向位移分布。按照耦合问题的迭代求解步骤，对系统进行了机电耦合有限元模拟，模拟结果证实了理论分析的正确性。 对电磁谐波活齿传动的电磁损耗和机械损耗问题进行了研究，分析了铜损及铁损的影响因素以及不同功率时铜损、铁损相对总电磁损耗的比例，讨论了机械损耗的影响因素及影响规律。建立了电磁谐波活齿传动系统三维温度场计算模型，采用迭代的方法对温度场进行了计算，得到了样机的温度分布曲线。 依据电磁谐波活齿传动原理，进行了电磁谐波活齿传动样机的结构设计、加工制作和原理性实验。
【图文】：

En 表示磁场的旋转方向，则系统在旋转磁场作用下柔轮变形的情况如)活齿轮 由活齿架和一组活齿组成，活齿架可以是薄壁圆筒，常与输齿由活齿体(钢球)组成。)中心轮 中心轮的内齿形是活齿外端齿形曲线的包络线。三个构件中，激波器为主动件，活齿轮和中心轮任意固定一个，另一a) 瞬时 1 b) 瞬时 2 c) 瞬时 3

其分布如图 2-2 所示。三相绕组的合成磁势应该是这三个单相磁势相加的总和，由图 2-2 及式(2-2)可知，等式右边后三项表示的三个余弦波在空间相位互差 120 电角度，故三项之和为零，所以，合成磁势为cos()23k ( ,t)F t (2-3)式(2-3)及图 2-3 表示在某一固定瞬时，三相合成磁势在空间为余弦分布。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41

【参考文献】

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本文编号：2564942