具有可调摆幅输出的非圆齿轮轮系设计与应用研究

发布时间：2017-09-28 17:18

  本文关键词：具有可调摆幅输出的非圆齿轮轮系设计与应用研究

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【摘要】：高频往复运动广泛地应用于工程实际中的许多场合。传统的往复运动实现方式通常采用一个定速电机作为动力源,通过各种传动装置或者执行机构来实现往复转动,虽然这类机构具有较高的承载能力、运行速度和生产效率,能很好的满足大批量生产的要求,但是也存在着一些不足：一方面,中间要经过一些复杂的机构对运动方式进行改变,而且由于惯性力的存在,传动效率比较低,造成能源的浪费；另一方面,这样的传动方式缺乏柔性,难以适应产品品种多样性的要求。而采用伺服电机直接驱动执行件,由于目前电机技术的瓶颈,使得能实现大惯量、往复动载而又能高频快速响应的电机难以生产出来。随着现代工业自动化水平的提高,以及比如对产品品种多样化的要求,对实现往复运动的机构提出了新的要求,自动化程度高便于控制,往复运动的速度和动程均可控,以适应产品多样化的需要。 基于此,论文研究的主要内容如下： 1.在圆齿轮轮系的基础上设计非圆齿轮行星轮系,并完成其不同的构型综合,分析通过输入单向转动运动得到往复转动输出的特性。 2.给出非圆齿轮轮系由单向转动输入获得往复运动输出的非圆齿轮节曲线的设计方法,建立恰当的模型,利用仿真软件对非圆齿轮轮系的运动特性进行仿真。 3.研究用伺服电机驱动椭圆齿轮差动轮系、非圆齿轮差动轮系来进一步扩展实现往复转动输出形式的多样性,得到摆幅可调的往复转动输出以及摆动中心转动的摆动输出,并进行仿真验证,减小了对伺服电机大变化扭矩驱动要求。 4.研究伺服驱动非圆齿轮轮系在精梳机分离罗拉传动的应用,对伺服电机输入参数和轮系方案参数进行优化,提高该机电一体化装置的综合性能； 5.根据输出工艺运动规律的要求直接设计非圆齿轮轮系,得到了非圆齿轮的节曲线,满足了工艺要求。该方案使电机输入运动规律简单,大大减小了伺服电机输入的角加速度,对电机的要求降低,方法更为直接有效。 伺服驱动非圆齿轮轮系集合了凸轮、齿轮及轮系的优点：既能实现凸轮的变速传动且易于控制,又能实现齿轮的精确高效传动且重载平衡,轮系结构紧凑、承载能力大、效率高、寿命长。采用双伺服电机驱动的非圆齿轮差动轮系,可以将两个单向运动合成为一个往复转动输出,同时可以输出多种规律的可控往复转动,且大大降低对伺服电机特性选择的要求,比传统实现往复转动的机构能更好地满足工程实际需求。若将此类机电一体化装置作为一个模块嵌入到整个机电装备系统中,可使整个系统的机电一体化装备水平得到很大提高,更好地适应现代工业机械向多品种、高性能、小批量发展需要。
【关键词】：非圆齿轮 非圆齿轮轮系 伺服驱动 单向驱动 可调摆幅 优化设计
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-10
• 目录10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 课题研究的背景前言12
• 1.2 往复运动的广泛应用及传统实现方式的特点12-14
• 1.2.1 往复运动应用广泛12-13
• 1.2.2 传统实现方式的优缺点13-14
• 1.3 非圆齿轮传动的应用14-15
• 1.4 伺服驱动系统的发展与应用15
• 1.5 机电一体化的发展现状与前景15-16
• 1.6 课题的研究意义16
• 1.7 本课题的研究内容16-18
• 第二章 非圆齿轮的节曲线18-23
• 2.1 非圆齿轮节曲线的方程式18-20
• 2.1.1 根据要求的传动比函数计算非圆齿轮节曲线18-19
• 2.1.2 根据再现函数计算非圆齿轮节曲线19-20
• 2.2 非圆齿轮节曲线的曲率半径及凸性校验20-21
• 2.3 节曲线封闭的条件21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 非圆齿轮行星轮系实现往复转动输出的方案设计23-40
• 3.1 非圆齿轮轮系的设计23-31
• 3.1.1 几种典型的非圆齿轮行星轮系23-24
• 3.1.2 以W-W型非圆齿轮行星轮系为例进行往复转动输出的方案设计24-26
• 3.1.3 W-W型椭圆齿轮行星轮系理论推导与仿真分析26-29
• 3.1.4 W-W型非圆齿轮行星轮系的齿轮节曲线29-31
• 3.2 设计实例31-35
• 3.2.1 摆动回转机构设计实例31-35
• 3.3 多组行星齿轮的W-W型非圆行星轮系实现往复转动输出35-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 W-W型椭圆齿轮差动轮系实现可调摆幅输出的方案设计40-49
• 4.1 W-W型椭圆齿轮差动轮系的转角关系40-41
• 4.2 建模仿真并分析实现可调摆幅的可行性41-48
• 4.2.1 两个匀速转动输入合成往复转动输出41-43
• 4.2.2 一个匀速转动输入与一个单向变速转动输入合成往复转动输出43-45
• 4.2.3 两单向变速转动输入合成往复摆动输出45-46
• 4.2.4 两匀速转动输入合成摆动回转输出46-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第五章 W-W型非圆齿轮差动轮系实现可调摆幅输出的方案设计49-67
• 5.1 以W-W型非圆齿轮差动轮系为例进行实现往复转动输出的方案设计49-51
• 5.1.1 非圆齿轮传动节曲线封闭与不出现凹形的条件50-51
• 5.2 W-W型非圆齿轮差动轮系设计实例51-54
• 5.3 建模仿真并分析实现可调摆幅输出的可行性54-60
• 5.3.1 两匀速转动输入合成往复转动输出54-56
• 5.3.2 一匀速转动输入与一单向变速转动输入合成往复转动输出56-57
• 5.3.3 两单向变速转动输入合成往复摆动输出57-59
• 5.3.4 两匀速转动输入合成摆动回转输出59-60
• 5.4 W-W型椭圆齿轮差动轮系与W-W型非圆齿轮差动轮系实现输出的对比60-62
• 5.5 非圆齿轮副与差动机构组合实现往复转动输出62-66
• 5.5.1 设计实例63-66
• 5.6 本章小结66-67
• 第六章 具有可调摆幅输出的伺服驱动非圆齿轮轮系的动态性能研究及应用67-93
• 6.1 伺服驱动系统67-69
• 6.1.1 伺服电机驱动的特点67-68
• 6.1.2 伺服驱动非圆齿轮轮系68
• 6.1.3 伺服电机的选型原则68-69
• 6.2 伺服电机单向驱动非圆齿轮轮系的应用设计69-71
• 6.2.1 应用背景介绍69-70
• 6.2.2 精梳机分离罗拉传动机构的结构设计70-71
• 6.3 具有可调摆幅输出的伺服驱动非圆齿轮轮系的具体应用71-87
• 6.3.1 以两个匀速输入驱动非圆齿轮轮系71-74
• 6.3.2 以一个匀速输入和一个单向变速转动输入驱动非圆齿轮轮系74-78
• 6.3.3 以两个单向变速转动输入驱动非圆齿轮轮系78-84
• 6.3.4 以伺服电机驱动最大功率最小为目标函数进行优化计算84-87
• 6.4 按要求的输出运动规律曲线直接设计非圆齿轮轮系87-92
• 6.4.1 设计非圆齿轮轮系87-89
• 6.4.2 非圆齿轮节曲线封闭与不出现凹形的条件89-90
• 6.4.3 两电机的输入与非圆齿轮的节曲线90-92
• 6.5 本章小结92-93
• 第七章 总结与展望93-96
• 7.1 总结93-94
• 7.2 展望94-96
• 参考文献96-99
• 攻读硕士学位期间的研究成果99-100
• 致谢100

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：937082