機器人柔性關(guān)節(jié)中諧波齒輪傳動的分析和研究.pdf

1、諧波齒輪傳動是機器人柔性關(guān)節(jié)中的常用的傳動方式，具有體積小、重量輕、傳動比大等一系列優(yōu)點。然而，由于諧波減速機傳遞運動主要依靠柔輪的彈性變形，機器人關(guān)節(jié)柔性特征較為明顯，關(guān)節(jié)剛度較低，運行過程易產(chǎn)生振動，末端精確定位難。因此，研究柔輪的剛度、載荷分布、疲勞壽命、模態(tài)參數(shù)等特性對于提高諧波傳動系統(tǒng)的使用性能具有重要意義。本文在查閱相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)有五自由度寫字機器人，對機器人第四關(guān)節(jié)的諧波減速機進行了理論研究與仿真分析。
　

2、　(1)根據(jù)諧波傳動的基本原理，在建立諧波齒輪傳動的運動學(xué)模型的基礎(chǔ)上，建立了柔輪與剛輪齒廓方程，并在此基礎(chǔ)上對諧波傳動進行運動學(xué)仿真。
　　(2)利用matlab繪制了柔輪與剛輪的齒廓，并利用齒廓坐標(biāo)計算和分析出齒側(cè)間隙的分布;利用材料力學(xué)方法分析柔輪單齒在一定載荷下的變形量，據(jù)此計算出柔輪單齒的剛度;根據(jù)齒側(cè)間隙分布與柔輪單齒剛度值，分析得到了輪齒間的嚙合接觸力的分布規(guī)律。
　　(3)建立了諧波傳動的有限元模型，仿真研究

3、了空載時柔輪被擠壓產(chǎn)生的彈性變形情況、最大等效應(yīng)力分布以及疲勞壽命情況;分析了柔輪單齒在負載作用下的變形量，計算出單齒剛度并分析了應(yīng)力應(yīng)變的分布情況;分析了柔輪結(jié)構(gòu)參數(shù)對變形量和等效應(yīng)力的影響，在設(shè)計范圍內(nèi)選用較小的齒圈壁厚和簡體長度有利于減小變形量和等效應(yīng)力;仿真分析得到了負載情況下柔輪的扭轉(zhuǎn)剛度，對研究機器人的關(guān)節(jié)柔性有一定幫助。
　　(4)采用有限元方法對諧波減速機進行了模態(tài)分析，得到柔輪的前12階共振頻率及振型;分析了負載