電磁諧波活齒傳動(dòng)系統(tǒng)輸出力矩及動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、機(jī)電集成電磁諧波活齒傳動(dòng)系統(tǒng)集傳動(dòng)、驅(qū)動(dòng)和控制于一體，可以實(shí)現(xiàn)諧波傳動(dòng)技術(shù)、電磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)、活齒傳動(dòng)技術(shù)和控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是一種新型機(jī)電集成廣義復(fù)合傳動(dòng)裝置。該傳動(dòng)系統(tǒng)中沒有高速旋轉(zhuǎn)的部件，慣性力小，可以獲得更快的響應(yīng)速度，能夠?qū)崿F(xiàn)大減速比運(yùn)動(dòng)傳遞和低速大扭矩的動(dòng)力輸出。
　　本文運(yùn)用電磁學(xué)原理研究了氣隙磁場(chǎng)隨柔輪變形的變化規(guī)律，引入氣隙形狀因子，針對(duì)磁路飽和及未飽和兩種情況分別給出了形狀因子的計(jì)算公式，進(jìn)行了等效氣隙分析，給出

2、了氣隙磁通密度和柔輪單位面積上電磁力的計(jì)算公式。
　　根據(jù)圓柱殼體非脹大變形理論，將電磁諧波活齒傳動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵零件——柔輪簡(jiǎn)化為圓柱薄殼，建立了電磁力作用下柔輪的受力分析模型，推導(dǎo)出柔輪在電磁力作用下的位移表達(dá)式，揭示了柔輪位移隨系統(tǒng)參數(shù)的變化規(guī)律。
　　根據(jù)彈性力學(xué)原理，建立了電磁諧波活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的受力分析模型，對(duì)傳動(dòng)過程中各零件的受力進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出系統(tǒng)輸出力矩公式，與摩擦式電磁諧波傳動(dòng)的輸出力矩進(jìn)行了對(duì)比

3、，分析了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)輸出力矩的影響規(guī)律。結(jié)果表明：電磁諧波活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出力矩大約是摩擦式電磁諧波傳動(dòng)的輸出力矩的7倍。
　　運(yùn)用機(jī)械振動(dòng)理論，建立了電磁諧波活齒傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)方程，推導(dǎo)出系統(tǒng)自由振動(dòng)的頻率方程和模態(tài)函數(shù)表達(dá)式，對(duì)徑向激勵(lì)和切向激勵(lì)作用下系統(tǒng)的頻響函數(shù)進(jìn)行了求解，分析了機(jī)電參數(shù)對(duì)系統(tǒng)自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)的影響規(guī)律。
　　研究了電磁諧波活齒傳動(dòng)系統(tǒng)柔輪發(fā)生偏心時(shí)系統(tǒng)的振動(dòng)特性。給出了系統(tǒng)偏心狀態(tài)下的電磁

4、力表達(dá)式，推導(dǎo)出偏心狀態(tài)下傳動(dòng)系統(tǒng)中柔輪的模態(tài)函數(shù)公式，分析了系統(tǒng)機(jī)電參數(shù)變化對(duì)偏心柔輪的自由振動(dòng)和受迫響應(yīng)的影響規(guī)律，對(duì)有無偏心時(shí)柔輪的固有頻率和振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　完成了樣機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)、加工和振動(dòng)特性測(cè)試。應(yīng)用ANSYS Workbench有限元分析軟件對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)中柔輪的變形和振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行了仿真分析，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了固有頻率測(cè)試，對(duì)比了仿真、實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算結(jié)果；仿真結(jié)果與理論值最大誤差為10.18％，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值最大