基于兩級(jí)行星滾柱絲杠副的關(guān)節(jié)減速器研究.pdf

1、隨著工業(yè)機(jī)器人需求不斷提高，研究一款高效率、低成本、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的關(guān)節(jié)減速器對(duì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化具有重大意義。本文研究并設(shè)計(jì)了一種工業(yè)機(jī)器人用新型關(guān)節(jié)減速器，根據(jù)行星滾柱絲杠的大推力、高精度、高頻響和長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，依據(jù)減速器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其傳動(dòng)狀態(tài)、接觸剛度、傳動(dòng)效率、均載特性等關(guān)鍵性能進(jìn)行了建模和分析，并建立了虛擬樣機(jī)模型，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的合理性。
　　本文分析了新型減速器性能指標(biāo)和工作原理，并確定了對(duì)稱式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案；根據(jù)減速器性能

2、指標(biāo)，分析并建立了減速器各構(gòu)件的參數(shù)化設(shè)計(jì)模型。利用行星輪系反轉(zhuǎn)法，結(jié)合行星滾柱絲杠傳動(dòng)特點(diǎn)，分析了減速器各主要工作構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，推導(dǎo)出新型減速器的通用傳動(dòng)比設(shè)計(jì)公式，該傳動(dòng)比與輸入絲杠導(dǎo)程、中間螺母導(dǎo)程、二級(jí)螺母導(dǎo)程、一級(jí)滾柱與輸入絲杠螺紋中徑比及二級(jí)滾柱與中間螺母外螺紋中徑比等參數(shù)有關(guān)；討論了滾柱與絲杠之間不存在滑動(dòng)和存在滑動(dòng)兩種情況對(duì)減速器傳動(dòng)的影響。通過(guò)空間直角坐標(biāo)系描述絲杠與滾柱、滾柱與螺母之間接觸點(diǎn)的位置和速度，建立了

3、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析模型，分析了考慮彈性變形時(shí)接觸點(diǎn)處的滑動(dòng)速度，獲得兩構(gòu)件接觸傳動(dòng)過(guò)程中的滑動(dòng)狀態(tài)。結(jié)合傳統(tǒng)Hertz彈性接觸理論和M-B分形模型，重新構(gòu)造了表面接觸系數(shù)，建立了螺旋副粗糙曲面接觸力學(xué)模型，并通過(guò)螺旋副接觸點(diǎn)處的受力分析，建立了減速器軸向接觸剛度模型，為該新型減速器剛度評(píng)估提供了一種數(shù)學(xué)方法；分析了減速器工作過(guò)程中能量損失原因，以滾柱自旋滑動(dòng)引起的摩擦力矩近似作為總摩擦力矩建立了新型減速器的傳動(dòng)效率估算模型，通過(guò)適當(dāng)增加螺旋升角