電磁諧波活齒傳動系統(tǒng)輸出力矩及動力學特性研究.pdf

1、機電集成電磁諧波活齒傳動系統(tǒng)集傳動、驅動和控制于一體，可以實現(xiàn)諧波傳動技術、電磁驅動技術、活齒傳動技術和控制技術的有機結合，是一種新型機電集成廣義復合傳動裝置。該傳動系統(tǒng)中沒有高速旋轉的部件，慣性力小，可以獲得更快的響應速度，能夠實現(xiàn)大減速比運動傳遞和低速大扭矩的動力輸出。
　　本文運用電磁學原理研究了氣隙磁場隨柔輪變形的變化規(guī)律，引入氣隙形狀因子，針對磁路飽和及未飽和兩種情況分別給出了形狀因子的計算公式，進行了等效氣隙分析，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系統(tǒng)中的關鍵零件——柔輪簡化為圓柱薄殼，建立了電磁力作用下柔輪的受力分析模型，推導出柔輪在電磁力作用下的位移表達式，揭示了柔輪位移隨系統(tǒng)參數(shù)的變化規(guī)律。
　　根據(jù)彈性力學原理，建立了電磁諧波活齒傳動系統(tǒng)的受力分析模型，對傳動過程中各零件的受力進行了分析，在此基礎上推導出系統(tǒng)輸出力矩公式，與摩擦式電磁諧波傳動的輸出力矩進行了對比

3、，分析了系統(tǒng)參數(shù)對輸出力矩的影響規(guī)律。結果表明：電磁諧波活齒傳動系統(tǒng)的輸出力矩大約是摩擦式電磁諧波傳動的輸出力矩的7倍。
　　運用機械振動理論，建立了電磁諧波活齒傳動系統(tǒng)的機電耦合動力學方程，推導出系統(tǒng)自由振動的頻率方程和模態(tài)函數(shù)表達式，對徑向激勵和切向激勵作用下系統(tǒng)的頻響函數(shù)進行了求解，分析了機電參數(shù)對系統(tǒng)自由振動和受迫振動的影響規(guī)律。
　　研究了電磁諧波活齒傳動系統(tǒng)柔輪發(fā)生偏心時系統(tǒng)的振動特性。給出了系統(tǒng)偏心狀態(tài)下的電磁

4、力表達式，推導出偏心狀態(tài)下傳動系統(tǒng)中柔輪的模態(tài)函數(shù)公式，分析了系統(tǒng)機電參數(shù)變化對偏心柔輪的自由振動和受迫響應的影響規(guī)律，對有無偏心時柔輪的固有頻率和振動模態(tài)進行了對比分析。
　　完成了樣機的參數(shù)設計、加工和振動特性測試。應用ANSYS Workbench有限元分析軟件對傳動系統(tǒng)中柔輪的變形和振動模態(tài)進行了仿真分析，對樣機進行了固有頻率測試，對比了仿真、實驗和理論計算結果；仿真結果與理論值最大誤差為10.18％，實驗結果與理論值最大