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永磁齿半定子式超环面行星传动研究

李然  
【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 NX 10.0并结合Microsoft Visio Studio 2013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。


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