机器人用新型紧凑无级变速装置开发
发布时间：2022-02-12 16:45
减速器是机器人的核心零部件之一,具有减速增扭的作用。目前机器人常用的减速器是具有固定速比的谐波减速器和RV减速器,它们制作工艺复杂且价格昂贵,严重限制了机器人产业的快速发展。据研究,采用固定速比减速器的机器人关节会导致电机在工作时远达不到其峰值效率,进而难以发挥电机的最优性能;而可变速比的减速器能够使电机处于峰值效率附近工作,但现有变速器由于受速比范围、结构和重量等因素的影响,一直未被广泛应用于机器人传动系统。因此,本文面向机器人对减速技术和高效传动的需求,基于V带传动与行星轮系传动研究新型传动原理,基于嵌套结构设计紧凑无级变速装置,为机器人用新型减速器的研究提供有益探索和实践经验。首先,本文基于V带传动与行星轮系传动研究了新型传动原理,基于嵌套方法设计了无级变速器装置的紧凑结构,分析了影响该装置传动和变速的几何参数并确定其传动比变化范围。接着,本文建立了基于新型传动原理的动力学模型,对底座动反力、行星带轮约束反力以及行星架运动方程等动力学问题进行了分析。通过动力学仿真,验证了新型传动原理的正确性,讨论了恒定传动比时不同负载对传动效率的影响,分析了不同偏心距对输入扭矩的影响,讨论了恒定...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１谐波减速器基本零部件?图１．２?ＲＶ减速器??ＲＶ减速器由一个摆线针轮减速机的后级和一个行星齿轮减速机的前级组成??
?第１章绪论???围内任何的传动比（输出转速／输入转速），其英文全称Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ?Ｖａｒｉａｂｌｅ??Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，也就是常说的ＣＶＴ。在汽车工业发展的历史进程里，许多种类的??ＣＶＴ被研制出来，比如金属带式无级变速器［２２，２３：＞、摆销链式无级变速器［２４］和锥??盘滚轮式无级变速器［２５］等，但是它们并没有像金属带式（图１．３）?和摆销链式??（图１．４）?ＣＶＴｔＷ那样受到广泛使用，尤其是金属带式无级变速器ｔ２＇带式和链??式ＣＶＴ采用金属带或链条与工作半径可变的主、从动轮的组合来传递动力。主??动轮和从动轮各有一对锥形滑轮，其中一个轴向固定，每一对轮都可以相对靠近??或分开。通过同时调整两对滑轮的轴向距离来改变皮带或链条的装配半径，从而??获得可变的工作半径［２３，２７］。??图１．３金属带式ＣＶＴ?图１．４摆销链式ＣＶＴ??ＣＶＴ的起源可以追溯到达芬奇时期，在１４９０年，达芬奇就绘出无级变速器??原型图纸，在１９世纪７０年代出现了机械式无级变速器，８０年代德国开始考虑??使用Ｖ型橡胶带式ＣＶＴ，但是受材料和工艺限制，ＣＶＴ技术发展缓慢，直到２０??世纪７０年代才应用于轻型汽车，到了?８０年代荷兰公司推出了推力带式ＣＶＴ，??取代了原有的橡胶带式ＣＶＴ，紧接着美日德等国相继把装备ＣＶＴ变速器的汽车??投放市场，经过数年的实践认证，金属带式（推力带式）是一种性能优良的适合??汽车使用的变速器［２８，２９］。上世纪６０年代，我国清华大学的宋镜瀛教授开始了对??汽车橡胶带无级变速器进行了研宄，到了?８０年代我国从国外引进大量的先进设??备，工业发展迅速，国内对无级变速器的研宄团队不
?第１章绪论???他们团队论证了基于端面摩擦传动原理的无级变速器（图１．１３）应用在小型移动??机器人上的可行性［３６］。??以上团队所研宄的机器人用无级变速器受限于结构尺寸、重量、稳定性等因??素的影响，在其他机器人上使用成果还较少，加之有些团队不能坚持继续下去，??导致了这些无级变速器还没有真正意义上的落地，所以目前来说能够成熟应用于??机器人上的无级变速器产品几乎没有。??ｐｏｗｅｒ?ｄｕｒｉｎｇ?ａ?ｓｉｎｇｌｅ??＾ｍｅｃｈ?ｉ??？５〇〇?ｉ?１—ｉ—ｉ?；—ｉ—！??ｔｉｍｅ?（ｓ）??图１．５?Ｐｒｏｘｉ机器人能量状态监测?图１．６?ＳＲＩ开发的新型变速器??盤．??图１．７车轮式手折无级变速器?图１．８球形无级变速器??＿幽??＾Ｓａ?ｉｍＩ??图１．９偏转鼓式无级变速器?图１．１０扭转型鼓式无级变速器??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高升力系统十字轴万向节自润滑技术试验研究[J]. 张辉辉,孙军帅,张光炯,李杰. 机械科学与技术. 2019(07)
[2]RV减速器研究现状与展望[J]. 何卫东,单丽君. 大连交通大学学报. 2016(05)
[3]新型双锥无级变速器自适应模糊PID控制系统研究[J]. 李景魁,吴立龙. 机械传动. 2016(01)
[4]工业机器人精密减速器综述[J]. 黄兴,何文杰,符远翔. 机床与液压. 2015(13)
[5]空间高精度谐波减速器的应用及其发展趋势[J]. 丰飞,王炜,唐丽娜,陈风帆,白彦伟. 机械传动. 2014(10)
[6]RV减速器动态特性研究综述[J]. 张丰收,张琳琳,刘建亭,祝鹏. 机械传动. 2014(08)
[7]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[8]鱼鳞坑开沟犁万向联轴器加长轴和管的模态分析[J]. 宋涛,张云,梁建平. 农机化研究. 2014(01)
[9]泵控CVT液压系统设计与仿真研究[J]. 郝建军,程昶,梁晓龙. 液压与气动. 2013(01)
[10]基于有限元分析的瓶子结构设计流程研究[J]. 苏良瑶,李湘生,印雄飞,冯孝燕,郭太松,曾建忠. 塑料工业. 2011(02)
博士论文
[1]RV减速器静力学与动力学研究[D]. 陈川.天津大学 2017
[2]金属带式无级变速器夹紧力及速比控制技术研究[D]. 曹成龙.湖南大学 2013
[3]金属带式无级变速器传动特性及其综合控制技术研究[D]. 安颖.吉林大学 2012
[4]金属带无级自动变速传动的关键问题研究[D]. 杨亚联.重庆大学 2002
硕士论文
[1]基于遗传算法的摆销链式CVT速比控制策略研究[D]. 郏高祥.西安科技大学 2019
[2]RV减速器的试制研究与工装设计[D]. 刘远志.烟台大学 2018
[3]金属带式无级变速器锥轮推力平衡理论与试验研究[D]. 马驰骋.湖南大学 2016
[4]BLT5全伺服人造草坪机关键技术的研究[D]. 谭新佳.东华大学 2016
[5]金属带式无级变速器传动特性仿真研究[D]. 王歆誉.湖南大学 2015
[6]RV减速器的动态特性分析[D]. 张琳琳.河南科技大学 2015
[7]板栅连铸连轧生产线研究[D]. 陶飞.合肥工业大学 2014
[8]面向小型移动机器人的无级变速器的研究[D]. 林若.哈尔滨工业大学 2013
[9]基于ANSYS的曲轴有限元分析及优化研究[D]. 王璇.东北大学 2013
[10]基于虚拟样机技术的无级变速器动力学仿真研究[D]. 张永辉.吉林大学 2011
本文编号：3622073
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省211工程院校985工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１谐波减速器基本零部件?图１．２?ＲＶ减速器??ＲＶ减速器由一个摆线针轮减速机的后级和一个行星齿轮减速机的前级组成??
?第１章绪论???围内任何的传动比（输出转速／输入转速），其英文全称Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ?Ｖａｒｉａｂｌｅ??Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，也就是常说的ＣＶＴ。在汽车工业发展的历史进程里，许多种类的??ＣＶＴ被研制出来，比如金属带式无级变速器［２２，２３：＞、摆销链式无级变速器［２４］和锥??盘滚轮式无级变速器［２５］等，但是它们并没有像金属带式（图１．３）?和摆销链式??（图１．４）?ＣＶＴｔＷ那样受到广泛使用，尤其是金属带式无级变速器ｔ２＇带式和链??式ＣＶＴ采用金属带或链条与工作半径可变的主、从动轮的组合来传递动力。主??动轮和从动轮各有一对锥形滑轮，其中一个轴向固定，每一对轮都可以相对靠近??或分开。通过同时调整两对滑轮的轴向距离来改变皮带或链条的装配半径，从而??获得可变的工作半径［２３，２７］。??图１．３金属带式ＣＶＴ?图１．４摆销链式ＣＶＴ??ＣＶＴ的起源可以追溯到达芬奇时期，在１４９０年，达芬奇就绘出无级变速器??原型图纸，在１９世纪７０年代出现了机械式无级变速器，８０年代德国开始考虑??使用Ｖ型橡胶带式ＣＶＴ，但是受材料和工艺限制，ＣＶＴ技术发展缓慢，直到２０??世纪７０年代才应用于轻型汽车，到了?８０年代荷兰公司推出了推力带式ＣＶＴ，??取代了原有的橡胶带式ＣＶＴ，紧接着美日德等国相继把装备ＣＶＴ变速器的汽车??投放市场，经过数年的实践认证，金属带式（推力带式）是一种性能优良的适合??汽车使用的变速器［２８，２９］。上世纪６０年代，我国清华大学的宋镜瀛教授开始了对??汽车橡胶带无级变速器进行了研宄，到了?８０年代我国从国外引进大量的先进设??备，工业发展迅速，国内对无级变速器的研宄团队不
?第１章绪论???他们团队论证了基于端面摩擦传动原理的无级变速器（图１．１３）应用在小型移动??机器人上的可行性［３６］。??以上团队所研宄的机器人用无级变速器受限于结构尺寸、重量、稳定性等因??素的影响，在其他机器人上使用成果还较少，加之有些团队不能坚持继续下去，??导致了这些无级变速器还没有真正意义上的落地，所以目前来说能够成熟应用于??机器人上的无级变速器产品几乎没有。??ｐｏｗｅｒ?ｄｕｒｉｎｇ?ａ?ｓｉｎｇｌｅ??＾ｍｅｃｈ?ｉ??？５〇〇?ｉ?１—ｉ—ｉ?；—ｉ—！??ｔｉｍｅ?（ｓ）??图１．５?Ｐｒｏｘｉ机器人能量状态监测?图１．６?ＳＲＩ开发的新型变速器??盤．??图１．７车轮式手折无级变速器?图１．８球形无级变速器??＿幽??＾Ｓａ?ｉｍＩ??图１．９偏转鼓式无级变速器?图１．１０扭转型鼓式无级变速器??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高升力系统十字轴万向节自润滑技术试验研究[J]. 张辉辉,孙军帅,张光炯,李杰. 机械科学与技术. 2019(07)
[2]RV减速器研究现状与展望[J]. 何卫东,单丽君. 大连交通大学学报. 2016(05)
[3]新型双锥无级变速器自适应模糊PID控制系统研究[J]. 李景魁,吴立龙. 机械传动. 2016(01)
[4]工业机器人精密减速器综述[J]. 黄兴,何文杰,符远翔. 机床与液压. 2015(13)
[5]空间高精度谐波减速器的应用及其发展趋势[J]. 丰飞,王炜,唐丽娜,陈风帆,白彦伟. 机械传动. 2014(10)
[6]RV减速器动态特性研究综述[J]. 张丰收,张琳琳,刘建亭,祝鹏. 机械传动. 2014(08)
[7]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[8]鱼鳞坑开沟犁万向联轴器加长轴和管的模态分析[J]. 宋涛,张云,梁建平. 农机化研究. 2014(01)
[9]泵控CVT液压系统设计与仿真研究[J]. 郝建军,程昶,梁晓龙. 液压与气动. 2013(01)
[10]基于有限元分析的瓶子结构设计流程研究[J]. 苏良瑶,李湘生,印雄飞,冯孝燕,郭太松,曾建忠. 塑料工业. 2011(02)
博士论文
[1]RV减速器静力学与动力学研究[D]. 陈川.天津大学 2017
[2]金属带式无级变速器夹紧力及速比控制技术研究[D]. 曹成龙.湖南大学 2013
[3]金属带式无级变速器传动特性及其综合控制技术研究[D]. 安颖.吉林大学 2012
[4]金属带无级自动变速传动的关键问题研究[D]. 杨亚联.重庆大学 2002
硕士论文
[1]基于遗传算法的摆销链式CVT速比控制策略研究[D]. 郏高祥.西安科技大学 2019
[2]RV减速器的试制研究与工装设计[D]. 刘远志.烟台大学 2018
[3]金属带式无级变速器锥轮推力平衡理论与试验研究[D]. 马驰骋.湖南大学 2016
[4]BLT5全伺服人造草坪机关键技术的研究[D]. 谭新佳.东华大学 2016
[5]金属带式无级变速器传动特性仿真研究[D]. 王歆誉.湖南大学 2015
[6]RV减速器的动态特性分析[D]. 张琳琳.河南科技大学 2015
[7]板栅连铸连轧生产线研究[D]. 陶飞.合肥工业大学 2014
[8]面向小型移动机器人的无级变速器的研究[D]. 林若.哈尔滨工业大学 2013
[9]基于ANSYS的曲轴有限元分析及优化研究[D]. 王璇.东北大学 2013
[10]基于虚拟样机技术的无级变速器动力学仿真研究[D]. 张永辉.吉林大学 2011
本文编号：3622073
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