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一种新型结构的谐波减速器研究

作　者: 王迪
导　师: 高海波
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 谐波齿轮传动行星齿轮传动有限元分析性能分析性能测试
分类号: TH132.46
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 146次
引　用: 2次
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内容摘要

谐波齿轮传动和行星齿轮传动各自的优点使其在不同领域的应用越来越广泛。但是谐波齿轮传动中传统杯形柔轮的轴向尺寸大的缺点却限制了其在宇航空间机构中的应用。行星齿轮传动的体积和重量与传动比成正比的特点使得其在高速比、小空间的情况下失去了优势。因此,本文主要设计一种采用不同于现有杯形柔轮结构和将一级行星齿轮减速机构内置于凸轮波发生器中的复合式谐波减速器。对复合式谐波减速器的结构参数、连接方式、传动比、传动效率、承载能力进行了分析,研制80机型的复合式谐波减速器样机。对现有谐波减速器性能测试试验台改造后,对复合式谐波减速器进行了性能测试。针对传统的杯形结构柔轮,提出三种新型杯形结构,利用ANSYS的APDL语言设计不同结构柔轮的参数化接触分析模型,分别对机型、轴向尺寸相同的传统杯形柔轮和三种新型结构柔轮进行对比分析,得到四种结构柔轮的性能排序。然后结合较优形状的柔轮结构,分析结构参数对柔轮所受最大等效应力和最大变形量的影响,为样机的研制提供参数选取依据,在热和结构耦合的情况下对柔轮和刚轮的简化接触模型进行接触分析。根据参数影响分析后各结构参数的影响曲线,分别选取满足材料性能参数的结构尺寸,设计一种具有新型柔轮的谐波减速器,以凸轮式波发生器的凸轮尺寸为限制条件,利用MATLAB软件,电算内置于凸轮波发生器中的满足尺寸的2K-H型行星减速机构。然后分析了复合式谐波减速器的传动比、承载能力和效率,最后加工80机型复合式谐波减速器的样机。结合样机的结构和尺寸对现有的试验台和数据采集系统进行改造,通过对样机效率试验、启动力矩试验、跑合温升试验的测试结果与其它相同机型谐波减速器的对比,验证复合式谐波减速器在相同机型产品中的轴向尺寸小、冲动比大、效率高、承载能力相当的结论。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-15
  1.1 课题背景  8
  1.2 研究的目的和意义  8-9
  1.3 国内外研究现状  9-13
    1.3.1 谐波传动的国外研究现状  9-11
    1.3.2 谐波传动的国内研究现状  11-13
  1.4 课题的来源及主要研究内容  13-15
    1.4.1 课题来源  13
    1.4.2 主要研究内容  13-15
第2章新型结构柔轮及其结构参数对性能的影响分析  15-33
  2.1 多种结构柔轮的方案研究  15-17
  2.2 传统杯形结构柔轮与新型结构柔轮的性能比较  17-21
    2.2.1 柔轮有限元分析模型的简化  17-18
    2.2.2 不同结构柔轮的比较分析  18-21
  2.3 新型柔轮结构参数对其性能的影响分析  21-30
    2.3.1 直角直线回形柔轮结构参数对其性能的影响分析  21-25
    2.3.2 “之”字柔轮结构参数对其性能的影响分析  25-30
  2.4 新型柔轮的热与结构耦合有限元分析  30-31
  2.5 本章小结  31-33
第3章复合式谐波减速器的设计  33-44
  3.1 谐波减速机构的设计  33-35
    3.1.1 基本参数的确定  33-34
    3.1.2 与结构有关的尺寸参数的确定  34-35
  3.2 谐波减速机构的强度分析  35-38
    3.2.1 谐波减速机构的材料选择  35-36
    3.2.2 谐波减速机构的强度计算  36-38
  3.3 行星减速机构的设计  38-41
    3.3.1 行星传动机构的设计  38-40
    3.3.2 行星齿轮机构的强度计算  40-41
  3.4 复合式谐波减速器的结构设计  41-43
  3.5 本章小结  43-44
第4章复合式谐波减速器的性能分析  44-56
  4.1 复合式谐波减速器的传动比分析  44-47
  4.2 复合式谐波减速器的承载能力分析  47-51
    4.2.1 柔轮的承载能力  47-49
    4.2.2 行星减速机构的承载能力  49-51
  4.3 复合式谐波减速器的效率分析  51-55
    4.3.1 谐波齿轮减速机构的效率分析  51-52
    4.3.2 行星齿轮减速机构的效率分析  52-55
  4.4 本章小结  55-56
第5章复合式谐波减速器的研制及试验研究  56-68
  5.1 主要元件及试验样机的加工  56-57
    5.1.1 复合式谐波减速器的研制  56-57
    5.1.2 主要实验元件  57
  5.2 复合式谐波减速器性能测试试验台方案的改造  57-60
    5.2.1 实验测试方案  57-58
    5.2.2 试验台的改造  58-60
    5.2.3 数据采集系统的改造  60
  5.3 试验测试  60-67
    5.3.1 复合式谐波减速器的跑合试验  61
    5.3.2 复合式谐波减速器的温升试验  61-64
    5.3.3 复合式谐波减速器的效率测试试验  64-66
    5.3.4 复合式谐波减速器的启动力矩试验  66-67
  5.4 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-72
攻读学位期间发表的学术论文  72-74
致谢  74-75
个人简历  75

一种新型结构的谐波减速器研究

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