驱动机构是机电装备中的关键部件,是伺服系统中的重要环节,其精度、可靠性、重量、体积等直接影响着机电装备的性能。本项目任务来源于国防科工委民用航天预研“十一五”项目:“空间环境下的高性能摩擦副与高效传动机构技术”。

针对特殊与极端环境下的机器人、自动化、航空、航天等工程领域机电装备用的谐波减速器、RV减速器等精密传动机构所存在的问题,以重庆大学王家序教授为负责人的研究团队提出了一种基于纳米表面工程与滤波传动并集成永磁无刷直流电机、精密传动、固体润滑于一体的整体式、高精度、高可靠、长寿命、大转矩、轻量化的新型高性能滤波驱动机构,并研制出原理样机。

本文作为项目的一部分,主要研究内容可概括如下:

①以滤波传动机构为核心元件,并集成角度传感器与永磁无刷直流电机,设计出集成结构装配图,分析了滤波驱动机构以及直流电机、角度传感器的原理,提出了滤波驱动机构的高性能实现思想,对滤波传动机构转速及电机参数进行了zui优化设计;

②分析了滤波传动机构的传动原理,对滤波传动机构主要零部件进行了参数计算及结构设计,特别是将双联齿轮与偏心轴一体化集成,提出了轴承齿轮的概念,对齿轮强度进行了校核;

③在对轴承齿轮的主要参数进行优化设计的基础上,完成了轴承齿轮的总体结构设计,接着运用Hertz理论对轴承齿轮进行了接触应力分析,推导出其计算公式,并用实例进行了计算,对轴承齿轮进行了额定载荷研究,分别推导了额定动载荷和额定静载荷公式,然后对轴承齿轮摩擦力矩进行了计算,zui后对轴承齿轮的材料进行了选择;

④对滤波齿轮传动误差及空程误差进行了理论分析和数值计算,分析了减小空程误差的基本结构和方法;

⑤分析了滤波驱动机构的试验方法及技术要求,研制了高性能精密传动测试试验台,对高性能滤波传动机构的传动效率、刚度以及噪音等机械性能进行了试验研究。