基于章动传动的新型冠状齿轮减速器的设计与研究

发布时间：2023-05-06 00:36

　　机器人关节传动装置主要是谐波减速器和RV减速器,而我国对谐波减速器和RV减速器研究不成熟,严重依赖进口,制约了我国工业机器人的发展,工业机器人用精密减速器关键技术的突破显得尤为重要。近年来,出现了一种新型的基于章动传动原理的减速器,这种减速器具有结构简单、传动比大和同时啮合齿数多等诸多优点,为机器人用减速器提供了新的研究方向。但国内章动传动减速器的研究大多采用内外锥齿轮作为传动零件,其中关键零件内锥齿轮加工困难,制约了其工程实际应用。因此,本论文基于章动传动原理,选用冠状齿轮作为传动零件,完成新型减速器的设计与研究。本文基于章动传动原理,提出了三种减速器的结构设计方案,并通过比较与分析,最终选定了以转子齿轮、定子齿轮、弹性片、输入轴和输出轴为主要零件的设计方案;推导了其传动比的计算公式;由于冠状齿轮具有同时啮合齿数多和线接触啮合的优点,选用冠状齿轮作为减速器的传动零件,建立了冠状齿轮啮合的数学模型;基于罗德里格转换矩阵,研究了章动传动冠状齿轮的齿形啮合原理。基于圆弧齿廓同时啮合齿数多的优点,选用圆弧齿廓作为转子齿轮的基本齿廓,转子齿轮章动运动的包络轨迹作为定子齿轮的基本齿廓,推导了转子...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景及意义
    1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
        1.2.1 齿形啮合理论与冠状齿轮的研究
        1.2.2 章动传动减速器的研究
        1.2.3 数字化设计的研究
        1.2.4 国内外文献综述的简析
    1.3 本论文的研究内容
第2章 章动传动减速器的基本原理及有关问题
    2.1 引言
    2.2 章动传动原理
        2.2.1 硬币的章动
        2.2.2 陀螺与章动
    2.3 章动传动减速器的设计方案
    2.4 章动传动减速器传动比的计算
    2.5 基于章动传动的冠状齿轮齿形啮合原理
        2.5.1 数学模型的建立
        2.5.2 齿形啮合理论体系
    2.6 本章小结
第3章 基于章动传动的冠状齿轮的设计与性能研究
    3.1 引言
    3.2 转子齿轮齿形的设计
        3.2.1 齿廓曲线方程
        3.2.2 齿廓曲线的绘制
    3.3 定子齿轮齿形的设计
        3.3.1 齿廓曲线方程
        3.3.2 齿廓曲线的绘制
    3.4 冠状齿轮的多齿啮合特性
        3.4.1 冠状齿轮的啮合点
        3.4.2 啮合点对称性分析
    3.5 冠状齿轮多齿啮合的受力分析
    3.6 冠状齿轮相关问题求解的软件开发
        3.6.1 齿廓曲线的设计
        3.6.2 啮合特性的研究
        3.6.3 轮齿作用力的求解
    3.7 本章小结
第4章 基于章动传动的冠状齿轮结构参数的影响研究
    4.1 引言
    4.2 定子齿轮曲率半径的探讨
    4.3 结构参数对齿形的影响研究
        4.3.1 章动角对齿形的影响
        4.3.2 齿轮锥度角对齿形的影响
        4.3.3 滚子半径对齿形的影响
    4.4 章动角对同时啮合齿数的影响研究
    4.5 结构参数对冠状齿轮啮合效率的影响研究
        4.5.1 传动比对啮合效率的影响
        4.5.2 章动角对啮合效率的影响
    4.6 冠状齿轮的小型化探讨
    4.7 本章小结
第5章 基于章动传动的冠状齿轮减速器的建模与仿真分析研究
    5.1 引言
    5.2 基于章动传动的冠状齿轮减速器的三维建模
        5.2.1 冠状齿轮的三维建模
        5.2.2 其他零件的三维建模
    5.3 基于章动传动的冠状齿轮减速器的虚拟装配
        5.3.1 冠状齿轮的装配原则与装配模型
        5.3.2 其他零部件的装配模型
    5.4 关键零件的静力学分析
        5.4.1 啮合作用力的求解
        5.4.2 基于Ansys的静力学仿真
    5.5 齿形及减速器设计的可行性验证
        5.5.1 运动仿真及其结果分析
        5.5.2 动力学仿真及其结果分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢



本文编号：3808676