微小弹性啮合轮传动的刚性模型啮合理论与大变形传动力

摘要

机械传动作为机械系统的一个重要组成部分，传动方法或技术创新将对机械学的发展起到重要的促进作用。一直以来，人们在不断地探索和研究新型的传动方法和传动机构。尤其是MEMS技术的蓬勃发展，对微小/微型机械传动方法提出了新的要求。 本文是在研究管道微机器人单轮直接驱动方法的基础上，提出了一种新型的传动方法一微小弹性啮合轮传动方法。该方法用于微小空间内相交轴间连续传动，通过主、从动轮上钩杆的渐次啮合来实现运动和动力的传递。本文完成的主要内容有： 首先，阐述了微小传动方法的研究意义，介绍了国内外微小传动技术的研究现状；总结了课题组前期的研究成果，指出了现有微小传动方法的存在的问题和不足。 其次，对现有的空间啮合理论进行了扩展，建立了空间曲线的啮合理论。运用所建立的理论，建立了微小弹性啮合轮钩杆的设计理论模型，在给定主动钩杆曲线方程的条件下，根据几何关系，推导出从动钩杆的曲线方程。 再次，根据推导出的钩杆曲线方程，利用计算机仿真技术，对所构建的微小弹性啮合轮传动机构进行运动学仿真。以此来验证理论模型的正确性，并为运动学实验提供依据。 然后，对微小弹性啮合轮传动机构进行了运动学实验研究。实验中，根据理论计算得到的传动机构钩杆的曲线方程，自制加工靠模，制成了实验用主、从动轮试件，并进行了运动学实验研究。实验结果表明，微小弹性啮合轮钩杆曲线设计理论的刚性模型是正确的。 最后，对微小弹性啮合轮传动机构的传动力进行了理论分析和实验研究。基于高等材料力学大变形理论，建立了微小弹性啮合轮传动机构的力学模型，推导了最大传动力的表达式，应用该表达式计算了所设计机构的最大传动力。在研制的微小力测试实验台上进行了传动力测试实验。研究表明，用尼龙作为钩杆材料研制的微小弹性啮合轮传动机构能够满足微机器人动力传递需要，而且结构简单、成本低廉。

目录

文摘

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第一章 绪论

第二章 微小弹性啮合轮的啮合理论

第三章 微小弹性啮合轮传动机构运动仿真

第四章 微小弹性啮合轮传动运动学实验

第五章 微机器人微小弹性啮合轮传动力分析

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢