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滤波减速器的设计与分析
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摘要
本文的研究内容来源于梁锡昌、王家序教授的专利,是在谐波减速器的基础上改进的减速器,它具有运动精度高、传动效率高、刚度大、传动比大、承载能力大和回差小、体积小、高精度、寿命长等一系列优点,正好符合机器人传动装置的要求,而且克服了谐波传动难以克服的缺点,在国内外市场中的潜力是很大的。对这种新型传动的优化设计理论与方法进行研究,不仅有重要的理论意义,还有重要的实用价值。
     本文研究工作的主要内容可概括如下:
     1、在谐波减速器的基础上本文设计了一种新型减速器,即滤波减速器,它具有谐波减速器结构简单,重量轻、体积小等优点,可克服谐波减速器的缺点如柔轮椭圆变形,容易引起材料的疲劳破坏,空耗功率消耗大,柔轮存在薄壁,存在不稳定。对滤波减速器进行运动学计算和重要零部件的结构设计,并对内啮合的齿轮进行干涉验算。用I-DEAS软件对滤波减速器结构进行三维实体建模并完成零件的装配,生成机构的装配模型,并在此基础上对该传动装置进行机构分析。
     2、对滤波减速器从刚度、强度和平衡几方面分析,用当量齿形法和ISO方法分别进行刚度分析并对两结果进行比较。接触强度首先进行分析计算,然后根据弹性接触分析理论,应用I-DEAS软件进行有限元接触分析,包括有限元分析模型的自动生成,应力应变分析,及分析结果的后处理。对轮齿弯曲强度进行分析计算,并对轮齿工作面进行耐磨计算。对滤波减速器结构上存在的不平衡质量进行平衡分析。
     3、对滤波减速器传动装置各部件从改进结构和使用新型材料两个方面进行节约材料的研究,提出了四种结构改进方案,并依靠先进的结构设计技术及广泛使用轻质金属复合材料和非金属复合材料等措施,有效地降低了滤波减速器的重量,节约了材料。
     4、对滤波减速器进行试验研究。加工出实验平台,进行运动精度测试和噪声测试,确定其声强的大小和传动比是否满足要求,以验证其各种数学模型的正确性。
This paper comes from the national patent for Professor Liangxichang and Professor Wangjiaxu . The lvbo speed reducer used in robot is a new type drive , which is developed on the basis of harmonic drive .It has a serial advantage ,such as wide range of transmission ratio ,high transmission accuracy, little backlash ,high rigidity ,high capacity of impact resistance ,small volume, compact structure and high transmission efficiency etc. So it will be widely paid attention to at home and abroad . Study on the optimization design theory and method of this new type lvbo drive is not only of theoretical significance,but also of practical value. The main work of this paper includes:
     1.This paper presents an improved new design of harmonic reducer , based upon the established one . With the help of I-DEAS, the solid modeling is firstiy carried out . Then the assembly simulations were also carried out and generated the assembly models.
     2.The paper analyses the every main factor which affects the transmission accuracy of lvbo speed reducer. on the above basis, the analysis of intensity, rigidity , balance must be done in order to design this speed reducer .The rigidity analysis is calculation quantitatively with routine method and ISO method. Finite element analysis by means of I-DEAS software, including auto-modeling of finite element analysis model, stress and deformation analysis, contact stress analysis and post processing. According to the contact theory of Hertz , verified the strength and rigidity for gear wheel of lvbo speed reducer.
     3.In order to economize material of lvbo speed reducer, we have researched the two aspects of the lvbo speed reducer, which have improved the solid modeling and have bringed the new material into use.
     4.The third sets of advanced sample machine is successfully manufactured by cooperating with the factory . Because the lvbo speed reducer used in robot requires high accuracy of transmission accuracy , static state test of measuring of transmission accuracy is conducted to prove all the mathematical models are correct.
引文
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