机电集成超环面传动机电耦合扰动响应分析

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机电集成超环面传动是由电机学理论结合超环面行星蜗杆传动而形成,具有结构紧凑体积小、无磨损、传动比大和传递力矩大等优点。由于机械系统和电系统参数的波动会使系统产生机电耦合动态响应,对系统造成不良影响,因此对传动系统机电耦合动态扰动分析具有重要意义。本文的主要研究内容如下:建立了机电集成超环面传动机电耦合动力学模型,考虑啮合过程中啮合齿对数变化产生的啮合刚度波动,建立了啮合刚度扰动下传动系统的动力学微分方程,分析了啮合刚度波动对系统产生的扰动响应,考虑当蜗杆线圈电流、定子当量电流、电感、行星轮与蜗杆之间的传动比以及行星轮质量变化,研究了传动系统振动响应情况。建立了转动惯量扰动下传动系统的动力学微分方程,分析了转动惯量波动对系统产生的扰动响应。结果表明:当行星轮个数、转动惯量波动幅值、蜗杆线圈电流、定子当量电流以及行星轮质量发生变化时,系统振动响应均发生较为明显的变化。此外,还分析比较了啮合刚度以及转子转动惯量波动对系统振动响应的影响程度。研究了啮合刚度和转子转动惯量复合扰动下传动系统的振动响应,完成了系统转动惯量波动幅值、蜗杆线圈电流、定子当量电流以及行星轮质量变化扰动下系统的振动响应。进行了电扰动下机电耦合超环面传动系统的振动响应实验,将系统测试振动波形与理论振动波形相比较,验证了理论模型的正确性。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
第1章 绪论第10-16页
    1.1 引言第10-11页
    1.2 国内外研究现状第11-14页
        1.2.1 超环面传动第11-12页
        1.2.2 机电耦合动力学第12-13页
        1.2.3 扰动第13-14页
    1.3 本文的主要研究内容第14-16页
第2章 啮合刚度扰动下的振动响应分析第16-36页
    2.1 引言第16页
    2.2 行星轮啮合刚度计算第16-20页
        2.2.1 平均啮合刚度第17页
        2.2.2 随时间周期变化的啮合刚度第17-20页
    2.3 数值法求解微分方程第20-21页
    2.4 结果分析第21-35页
        2.4.1 啮合刚度扰动参数影响分析第23-35页
    2.5 本章小结第35-36页
第3章 转子转动惯量扰动下系统振动响应分析第36-54页
    3.1 引言第36页
    3.2 解析法求解微分方程第36-38页
    3.3 数值法求解第38页
    3.4 结果分析第38-52页
    3.5 啮合刚度和转动惯量波动对系统扰动响应影响对比第52-53页
    3.6 本章小结第53-54页
第4章 啮合刚度和转动惯量复合扰动分析第54-64页
    4.1 复合扰动随参数的变化第54-63页
        4.1.1 行星轮个数的影响第54-59页
        4.1.2 蜗杆线圈电流影响第59-60页
        4.1.3 定子当量电流影响第60-61页
        4.1.4 行星轮质量第61-63页
    4.2 本章小结第63-64页
第5章 机电耦合动态扰动实验分析第64-69页
    5.1 引言第64页
    5.2 实验准备第64-65页
        5.2.1 实验测试系统的组成第64页
        5.2.2 传感器的安装第64-65页
        5.2.3 实验设备介绍第65页
    5.3 实验过程第65-66页
    5.4 实验结果处理第66-68页
    5.6 本章小结第68-69页
结论第69-70页
参考文献第70-73页
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果第73-74页
致谢第74-75页
作者简介第75页
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