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空间曲线啮合轮传动机构的制造工艺研究

空间曲线啮合轮传动机构的制造工艺研究

作者：孙磊厚华南理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术水平和社会生活水平的提高,机电产品微小型化成为趋势之一。目前,微小型或微型机电系统产品是高附加值的高科技产品。而微小/微传动机构是微小型或微型机电系统产品的关键部件,这使得微小机械传动技术的研究开发以及制造技... 详细信息

随着科学技术水平和社会生活水平的提高,机电产品微小型化成为趋势之一。目前,微小型或微型机电系统产品是高附加值的高科技产品。而微小/微传动机构是微小型或微型机电系统产品的关键部件,这使得微小机械传动技术的研究开发以及制造技术成为目前机械学科的研究热点之一。近年来课题组研究了一种新型传动机构—基于空间曲线啮合原理的空间曲线啮合轮传动机构。该机构可实现微小空间内的连续传动,可用于微小机构的驱动装置。本文在课题组前期建立的考虑钩杆直径的空间曲线啮合方程的基础上,完成以下主要内容: 首先,阐述了微制造技术的研究意义,介绍了国内外微制造技术的研究现状以及总结了课题组之前的研究成果。针对空间曲线啮合轮的主动钩杆与从动钩杆是空间曲线圆柱体的特点,设计了一种空间曲线啮合轮机构的制造装置——自动化靠模机构,这是一种能够简便快捷得到空间曲线啮合轮的制造方法。不足之处,由于轮体与钩杆是分开加工,在安装过程中会产生安装误差。为了克服自动化靠模法的制造精度的不足,首次采用光固化(Stereo Lithograph Apparatus, SLA)快速成型技术制造出主动轮与从动轮样品。实验结果表明,采用SLA技术获得的主动轮与从动轮样品具有很高的形状、尺寸精度,能够实现连续稳定地啮合传动。不足之处,由于材料选用光敏树脂,钩杆强度很低。为了快速精确制造出符合强度要求的空间曲线啮合轮机构,采用选区激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)快速成型技术制造出主动轮与从动轮样品。重点提出用选区激光熔化技术快速制造空间曲线啮合轮机构,再由线切割去除支撑得到主动轮与从动轮样品。实验获得的空间曲线啮合轮样品具有很高的形状、尺寸精度以及强度。采用选区激光熔化快速成型设备与316L不锈钢粉末,得到的空间曲线啮合轮样品表面粗糙度值较大,无法达到传动要求。采用机械喷砂与电解抛光相结合的后处理工艺对啮合轮表面进行加工,加工后的啮合轮样品的表面粗糙度值从Ra 25μm减小到Ra 1.0μm。实验结果表明,采用的后处理工艺和参数获得的主动轮与从动轮样品具有很高的形状、尺寸精度,在一定的载荷下能够实现连续稳定地啮合传动。通过对靠模法、SLA、SLM三种制造方法的比较,得到SLM成型工艺以及机械喷砂与电解抛光相结合的后处理工艺和参数,是空间曲线啮合轮的一种较好的制造方法。

关键词：空间曲线啮合轮自动化靠模光固化快速成型选区激光熔化快速成型电解抛光

基于空间曲线啮合轮的同平面多轴输出微小减速器研究进展

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机械传动 2012年第3期36卷 97-101页

作者：陈扬枝傅小燕华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

微小减速器是微小机械系统的重要组成部分,是目前重要研究领域之一。介绍了基于空间曲线啮合轮传动机构而设计的同平面多轴输出微小减速器,包括不同特点的两种结构形式,即基于正多边形轴分布的串联式多轴输出微小减速器和并联式多轴输... 详细信息

微小减速器是微小机械系统的重要组成部分,是目前重要研究领域之一。介绍了基于空间曲线啮合轮传动机构而设计的同平面多轴输出微小减速器,包括不同特点的两种结构形式,即基于正多边形轴分布的串联式多轴输出微小减速器和并联式多轴输出微小减速器,并例举了应用实例。最后,归纳了其工业化应用需研究的主要方向。

关键词：空间曲线啮合轮同平面微小减速器多轴输出

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基于选区激光融化成型的空间曲线啮合轮后处理工艺及传动性能研究

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机械设计与制造 2011年第9期 87-89页

作者：孙磊厚陈扬枝华南理工大学机械与汽车工程学院表面功能结构先进制造广东普通高校重点实验室广州510640

采用选区激光熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)快速成型设备与316L不锈钢粉末,得到的空间曲线啮合轮样品表面粗糙度值较大,主动轮与从动轮不能实现连续稳定的啮合传动。为了研究选区激光熔化成型的空间曲线啮合轮的表面后处理工艺,采用... 详细信息

采用选区激光熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)快速成型设备与316L不锈钢粉末,得到的空间曲线啮合轮样品表面粗糙度值较大,主动轮与从动轮不能实现连续稳定的啮合传动。为了研究选区激光熔化成型的空间曲线啮合轮的表面后处理工艺,采用机械喷砂与电解抛光相结合的加工方法得到的主动轮与从动轮样品,表面粗糙度值达到Ra 1.0μm。实验结果表明,采用的后处理工艺和参数获得的主动轮与从动轮样品具有较高的形状精度与尺寸精度,能够实现连续稳定的啮合传动。此方法为空间曲线啮合轮提供了较好的制造思路。

关键词：选区激光融化空间曲线啮合轮喷砂电解抛光传动性能

基于PROE与ANSYS的空间曲线啮合轮的三维建模与分析

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常州信息职业技术学院学报 2014年第2期13卷 20-23页

作者：孙磊厚颜鹏常州信息职业技术学院机电工程学院江苏常州213164

空间曲线啮合轮是一种区别于传统齿轮的新型传动机构。根据空间曲线啮合轮设计原理,使用PROE软件实现空间曲线啮合轮的参数化三维建模,并阐述主动轮与从动轮的装配过程;利用PROE的运动学仿真模块对主动轮与从动轮的啮合传动进行了仿真分... 详细信息

空间曲线啮合轮是一种区别于传统齿轮的新型传动机构。根据空间曲线啮合轮设计原理,使用PROE软件实现空间曲线啮合轮的参数化三维建模,并阐述主动轮与从动轮的装配过程;利用PROE的运动学仿真模块对主动轮与从动轮的啮合传动进行了仿真分析;最后利用ANSYS软件对空间曲线啮合轮进行了受力分析。

关键词： PROE ANSYS 空间曲线啮合轮三维建模仿真分析

基于空间曲线啮合轮的六足机器人结构设计与分析

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农业科技与装备 2014年第6期 28-29,31页

作者：孙磊厚朱江刘光新常州信息职业技术学院机电工程学院江苏常州213164

为减小六足机器人的体积及优化其结构,设计一种基于空间曲线啮合轮的六足机器人。详细介绍空间曲线啮合轮传动机构及执行机构的特点及设计思路,对机器人的受力情况进行分析。新型机器人结构简单,体积小且成本低。

关键词：六足机器人空间曲线啮合轮结构设计

空间曲线啮合轮机构的弹性变形失效准则及强度设计公式

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空间曲线啮合轮机构的弹性变形失效准则及强度设计公式

作者：胡强华南理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术水平和社会生活水平的提高,机电产品微小型化成为趋势之一。目前,微小型或微型机电系统产品是高附加值的高科技产品。而微小/微传动机构或减速器是微小型或微型机电系统产品的关键部件,这使得微小机械传动技术的研究开发成... 详细信息

随着科学技术水平和社会生活水平的提高,机电产品微小型化成为趋势之一。目前,微小型或微型机电系统产品是高附加值的高科技产品。而微小/微传动机构或减速器是微小型或微型机电系统产品的关键部件,这使得微小机械传动技术的研究开发成为目前机械学科的研究热点之一。近年课题组研究了一种新型的机械传动机构—基于空间曲线啮合原理的空间曲线啮合轮传动机构。该机构可实现微小空间内的连续传动,可用于微小机构的驱动装置。本文完成的主要内容有: 首先,阐述了微小传动方法的研究意义,介绍了国内外微小传动技术的研究现状;总结了课题组之前的研究成果;并指出了以后需解决的问题。其次,本文在前期研究建立的空间曲线啮合方程基础上,结合空间坐标变换,推导出空间曲线啮合轮的啮合轨迹;然后再采用柔度矩阵方法计算空间曲线啮合轮的弹性变形,并在此基础上建立空间曲线啮合轮的失效准则,为空间曲线啮合轮的工业化应用提供理论基础。再次,若空间曲线啮合轮传动机构在传动过程中产生了塑性变形,那么传动机构的传动会不平稳。故对传动机构的应力进行了分析,推导出了强度设计公式,并以第三强度理论为基础对传动机构进行了校核。然后,对空间曲线啮合轮传动机构进行有限元分析。采用了有限元软件ANSYS对钩杆进行了变形与应力分析,从而验证了第二章和第三章推导的相应公式的正确性。最后,研究了基于Matlab的空间曲线啮合轮传动机构的设计系统,包括钩杆曲线方程计算系统,传动机构参数设计系统,传动机构失效准则设计系统。该系统能够为空间曲线啮合轮传动机构的工程应用提供方便。

关键词：空间曲线啮合轮失效准则应力分析有限元分析设计系统

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同平面多轴输出微小减速器

同平面多轴输出微小减速器

作者：傅小燕华南理工大学

学位级别：硕士

微小机械系统中，传动机构通常以传递小功率为主，且体积小、质量轻。为了满足微小型或微型机电产品更加有效且经济地实现功能，微小型或微型传动机构及减速器成为了机械领域重要的研究对象。本课题组近年来一直在研究一种基于空间曲... 详细信息

微小机械系统中，传动机构通常以传递小功率为主，且体积小、质量轻。为了满足微小型或微型机电产品更加有效且经济地实现功能，微小型或微型传动机构及减速器成为了机械领域重要的研究对象。本课题组近年来一直在研究一种基于空间曲线啮合理论的新型传动机构，即空间曲线啮合轮。该机构已具备了成熟完善的理论基础，其制造技术工艺也取得了一定的成效。本文在分析国内外微小减速器的优缺点及结合空间曲线啮合轮传动机构的特点的基础上，发明并设计了一种以空间曲线啮合轮为传动机构的同平面多轴输出微小减速器。首先，基于空间曲线啮合轮机构具有空间体积小、传动比大，能实现任意角度交叉轴之间的传动，创造性地提出并设计了同平面多轴输出微小减速器串联和并联传动的两种方案，即基于正多边形轴分布微小减速器和并行多轴输出微小减速器。其次，修正了重合度和曲线方程参变量的计算式，给出了求取中心距的关系式，标准化了适用于同平面多轴输出微小减速器的空间曲线啮合轮几何设计参数。在此基础上，给出了基体正多边形和啮合半径的定义和模型，建立了基于正多边形轴分布微小减速器的几何模型，推导出了求取该减速器几何尺寸和零部件装配尺寸的通用计算公式，并通过三维建模仿真验证了公式的合理性和可靠性。并行多轴输出微小减速器为一级减速器，根据空间曲线啮合轮传动机构的设计参数即可得到。最后，在给定的功率和转速条件下，详细系统地设计了一套基于正三边形轴分布微小减速器，包括减速器运动和动力参数的计算，传动机构、轴和箱体的结构设计。该微小减速器装配正确，没有干涉，且在三维仿真中能实现连续正确的啮合传动。

关键词：空间曲线啮合轮同平面多轴输出微小减速器基体正多边形几何尺寸