永磁齿半定子式超环面行星传动研究

摘要

超环面行星蜗杆传动具有传动比大、结构紧凑及效率高等优点。为避免噪声和振动的产生，本文提出永磁齿半定子式机电集成超环面传动。该传动在保证大传动比的同时，几乎不需要润滑。本文完成了永磁齿半定子式超环面传动的三维建模、有限元应力和磁场分析、系统输出力矩与效率分析、二次开发及优化设计、研制了实体样机并对其进行相关的试验研究。
　　本文对永磁齿半定子式超环面传动进行了三维建模和运动仿真，应用 ANSYS Workbench对传动进行了有限元静力分析。结果表明：通过磁力代替接触啮合，使得传动系统的应力大幅度下降。
　　推导了永磁齿半定子式超环面系统输出力矩表达式，分析了参数变化对输出力矩的影响规律。应用 ANSYS Maxwell对传动系统进行了有限元磁场分析。结果表明：系统输出力矩理论值和有限元模拟值误差较小。此外，通过分析轴承效率和电机效率计算了集成传动系统的总效率。
　　利用Siemens NX10.0并结合Microsoft Visio Studio2013完成了永磁齿半定子式超环面传动的参数化设计，提高了建模效率。完成了永磁齿半定子式超环面传动的优化设计，结果表明：优化后体积减小40.09％且系统输出力矩增大183.87%。
　　研制了永磁齿半定子式超环面实体样机，进行了输出力矩试验和速度波动试验。通过分析试验数据对样机进行了两次改进。结果表明：增加啮合齿数更能有效地提高样机承载能力且减小速度波动。新样机的输出力矩试验值与理论值接近，证明了本文理论分析的正确性。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 超环面行星蜗杆传动简述

1.3 超环面行星蜗杆传动的国内外研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 永磁齿半定子式超环面传动建模与静力学分析

2.1 永磁齿半定子式机电集成超环面传动基本原理

2.2 永磁齿半定子式超环面传动的三维建模

2.3 永磁齿半定子式超环面传动的运动仿真

2.4 永磁齿半定子式超环面传动有限元静力学分析

2.5 本章小结

第3章 永磁齿半定子式超环面传动力矩及效率研究

3.1 永磁齿半定子式超环面传动系统输出力矩研究

3.2 永磁齿半定子式超环面传动有限元磁场分析

3.3 永磁齿半定子式机电集成超环面传动系统效率分析

3.4 本章小结

第4章 永磁齿半定子式超环面传动参数化设计及优化

4.1 基于VC++的NX内部二次开发

4.2 传动结构的参数优化

4.3 本章小结

第5章 样机的研制与试验

5.1 样机设计与加工

5.2 样机的试验研究

5.3 基于增大磁力的样机改进与试验

5.4 基于增大啮合齿数的样机改进与试验

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢