电磁谐波活齿传动系统输出力矩及动力学特性研究

《电磁谐波活齿传动系统输出力矩及动力学特性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目电磁谐波活齿传动系统输出力矩及动力学特性研究作者姓名梁永丽学科专业机械设计及理论指导教师许立忠教授2015年5月中图分类号：TH113.1学校代码：10216UDC：621密级：公开工学博士学位论文电磁谐波活齿传动系统输出力矩及动力学特性研究博士研究生：梁永丽导师：许立忠教授申请学位：工学博士学科专业：机械设计及理论所在单位：机械工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMachineryDesignandTheo

2、ryRESEARCHONOUTPUTTORQUEANDDYNAMICSCHARACTERRISTICSOFELECTROMAGNETICHARMONICMOVABLETOOTHTRANSMISSIONbyLiangYongliSupervisor:ProfessorXuLizhongYanshanUniversityMay,2015燕山大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的博士学位论文《电磁谐波活齿传动系统输出力矩及动力学特性研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读博士学位期间独立进行研究工作所取得

3、的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学博士学位论文使用授权书《电磁谐波活齿传动系统输出力矩及动力学特性研究》系本人在燕山大学攻读博士学位期间在导师指导下完成的博士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅

4、和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要机电集成电磁谐波活齿传动系统集传动、驱动和控制于一体，可以实现谐波传动技术、电磁驱动技术、活齿传动技术和控制技术的有机结合，是一种新型机电集成广义复合传动装置。该传动系统中没有高速旋转的部件，惯性力小，可以获得更快的响应速度，能够实现大减速比运动传递和低速大扭矩的动力输出。本文运用电

5、磁学原理研究了气隙磁场随柔轮变形的变化规律，引入气隙形状因子，针对磁路饱和及未饱和两种情况分别给出了形状因子的计算公式，进行了等效气隙分析，给出了气隙磁通密度和柔轮单位面积上电磁力的计算公式。根据圆柱壳体非胀大变形理论，将电磁谐波活齿传动系统中的关键零件——柔轮简化为圆柱薄壳，建立了电磁力作用下柔轮的受力分析模型，推导出柔轮在电磁力作用下的位移表达式，揭示了柔轮位移随系统参数的变化规律。根据弹性力学原理，建立了电磁谐波活齿传动系统的受力分析模型，对传动过程中各零件的受力进行了分析，在此基础上推导出系统输出力矩公式，

6、与摩擦式电磁谐波传动的输出力矩进行了对比，分析了系统参数对输出力矩的影响规律。结果表明：电磁谐波活齿传动系统的输出力矩大约是摩擦式电磁谐波传动的输出力矩的7倍。运用机械振动理论，建立了电磁谐波活齿传动系统的机电耦合动力学方程，推导出系统自由振动的频率方程和模态函数表达式，对径向激励和切向激励作用下系统的频响函数进行了求解，分析了机电参数对系统自由振动和受迫振动的影响规律。研究了电磁谐波活齿传动系统柔轮发生偏心时系统的振动特性。给出了系统偏心状态下的电磁力表达式，推导出偏心状态下传动系统中柔轮的模态函数公式，分析了系

7、统机电参数变化对偏心柔轮的自由振动和受迫响应的影响规律，对有无偏心时柔轮的固有频率和振动模态进行了对比分析。完成了样机的参数设计、加工和振动特性测试。应用ANSYSWorkbench有限元分析软件对传动系统中柔轮的变形和振动模态进行了仿真分析，对样机进行了固有频率测试，对比了仿真、实验和理论计算结果；仿真结果与理论值最大误差为10.18%，实验结果与理论值最大误差为16.57%；实验、仿真和理论值基本一致，验证了理论分析的正确性。-I-燕山大学工学博士学位论文关键词：电磁谐波活齿传动；柔轮位移；活齿；输出力矩；动态

8、特性-II-AbstractAbstractElectromechanicalintegratedelectromagneticharmonicmovabletoothdrivesystemisanewelectromechanicalgeneralizedcomplextransmissiondevicewhichintegratesdrive,trans