空間機械臂關節(jié)中諧波減速器的研制.pdf

1、隨著天宮一號與神舟系列飛船的成功對接和空間技術快速發(fā)展，在空間站中發(fā)揮重要作用的空間機械臂也逐漸受到人們的重視?？臻g機械臂中關節(jié)的性能直接影響機械臂工作性能，這也對關節(jié)中的機械傳動提出了嚴格要求。由于關節(jié)結(jié)構緊湊且控制復雜，在關節(jié)軸心穿過各種接線既起到保護作用又節(jié)省了空間，而一般的諧波減速器軸心孔很小。本課題旨在研制出用于空間機械臂關節(jié)中，在一定的外形安裝尺寸以及較大軸心孔徑的要求下具有減速比大、傳動精度高、扭轉(zhuǎn)剛度大、壽命較大的諧波減

2、速器。
　　首先根據(jù)研究條件選用合適的齒形輪廓和傳動比，然后計算變位系數(shù)和齒高修形等嚙合參數(shù)，并驗證諧波正常傳動不產(chǎn)生干涉的條件。在確定齒輪的分度圓等基本傳動尺寸之后，對柔輪尺寸進行了初步設計并且對柔輪進行齒面磨損、疲勞強度、筒底穩(wěn)定性等進行校核。
　　然后對柔輪尺寸進行了優(yōu)化設計。柔輪是諧波減速器壽命的短板，減小柔輪在工作中受的交變應力是優(yōu)化設計的主要目標。利用有限元工具 ANSYS分析柔輪的圓角、壁厚等結(jié)構參數(shù)對柔輪中應

3、力影響并以此為依據(jù)優(yōu)化柔輪尺寸。
　　確定柔輪尺寸之后設計剛輪和波發(fā)生器，使整體尺寸和軸心孔徑尺寸滿足設計要求。然后建立并簡化剛度分析模型，得到剛度曲線，仿真剛度與實驗相對比并分析了差異原因。對疲勞壽命進行有限元仿真分析，得到不同負載力矩作用下對柔輪壽命的影響。
　　最后對加工完畢的諧波減速器進行性能測試實驗。在清洗和檢查之后，完成了空載跑合和加載跑合實驗。利用光學原理測量了諧波減速器的回差和傳動精度。通過加載完成了扭轉(zhuǎn)剛度