双曲面滚柱加载器的研究

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随着特种传动技术的日益发展,现代工业对加载装置的灵敏度、可靠性、使用寿命、效率、载荷变化等诸多方面提出了更高的要求。本文所研究的是一种性能优越的可变扭矩加载器—双曲面滚柱加载器,利用加载器接触表面特殊几何关系,通过接触表面的摩擦传动,实现轴向力与转矩之间的相互转换,从而达到控制制动和传递动力的目的,可满足现代工业对加载装置的要求。利用微分几何相关知识建立了内外环的双曲面等距曲面及滚柱的几何模型,求解出其接触线为直线并用MATLAB进行了理论验证。在上述研究的基础上利用运动转化原理建立了内外环与滚柱之间的运动模型,并利用微分几何的相关知识通过对施加在外环上的主动轴向力的分解及合成,求的其在内环上所产生的力学反应,建立双曲面滚柱加载器力学模型。同时,在对以上模型深入研究的基础上,利用道森公式计算牵引传动形成条件与加载器设计参数间的关系,并对加载器进行了牵引传动强度校核。利用cosmosmotion、cosmosworks分别对加载器进行了运动仿真及静态和模态有限元分析,以分析加载器的静态和模态特性,并为加载器的研制及其优化提供CAE支持。通过对双曲面滚柱加载器的结构参数选择、结构干涉检测、加工工艺的研究,研制出了能够满足功能要求及实验条件的双曲面滚柱加载器。同时,通过对转矩系统、轴向力加载系统、支撑系统、润滑系统、密封系统、转速调节系统、电压测试系统、电流测试系统的研制,研制出了一种对加载器力学性能进行测试验证的实验装置。在对实验装置的工作原理、实验原理、方法及步骤进行研究的基础上,通过对外环上施加主动轴向力,测试其内环转矩,得出双曲面滚柱加载器力学性能的实验数据,对以上实验结果进行了误差分析,以检验理论结果的正确性,并对加载器及其实验装置进行优化设计。
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