双圆弧柔轮结构参数对柔轮应力的影响分析

为了优化双圆弧谐波减速器中的柔轮结构,使用SoildWorks软件建立双圆弧齿廓的柔轮三维模型,利用有限元法模拟在装配条件下波发生器对柔轮的变形并建立了接触模型。针对柔轮轮齿上倒角的角度和薄壁圆筒壁厚等结构参数进行了优化,通过ANSYS Workbench对比分析了柔轮在空载和负载情况下,柔轮轮齿上最大等效应力和薄壁圆筒最大等效应力随柔轮结构参数的变化规律。研究为优化谐波减速器中柔轮的结构设计提供了依据,为空载和负载时柔轮的受力分布情况提供了参考。     

可控回差圆柱谐波传动的柔轮壁厚计算

本文通过对国内外目前采用的圆柱谐波传动柔轮壁厚计算式存在的问题进行分析讨论,在高速电子计算机大量计算的基础上,给出了较为合理的柔轮壁厚计算式,为可控回差圆柱谐波传动的应用提供了必要的条件。     

齿条近似法齿廓谐波减速器柔轮静力学分析

以齿条近似法齿廓谐波减速器为研究对象,综合定性分析柔轮结构参数对谐波减速器的静力学影响,建立谐波减速器静力学有限元分析模型,分别从单因素和多因素正交实验方法研究谐波减速器柔轮静力学特性。结果表明:柔轮应力随齿圈宽度和筒长增加而降低,随壁厚和杯底倒角半径增加而增大;影响谐波减速器扭转刚度的结构参数从主到次分别是柔轮壁厚、筒长、杯底倒角、齿宽;而影响柔轮应力的结构参数从主到次分别是筒长、齿宽、柔轮壁厚、杯底倒角。可为齿条近似法齿廓谐波减速器的优化设计提供理论依据和指导。     

柔轮壁厚对其性能影响的仿真分析

柔轮是谐波齿轮传动中的关键核心部件,其性能直接决定了谐波传动的整体状况,为了探求柔轮壁厚对其性能影响的基本规律,从而能够更好的控制其性能。采用ANSYS Workbench软件分别对其空载及负载状态下柔轮壁厚对其应力及变形的影响情况进行仿真分析,结果表明,在空载情况下随着壁厚的增加,柔轮的最大应力不断增强,最大变形整体减小;在负载情况下,随着柔轮壁厚的不断增加,柔轮的最大应力整体减小,最大变形先减弱,后趋于平缓,在相同壁厚下,随着负载的增加,最大应力与最大变形均增加,随着壁厚的减小,负载对变形的影响越来越敏感;在相同条件下,筒底修型比等壁厚结构的柔轮所产生的应力较小。柔轮壁厚对其性能影响的这一规律为相关研究人员提供一定的参考。     

超短筒谐波柔轮拓扑优化设计与分析

为研究高性能超短筒谐波减速器,将拓扑优化理论引入谐波柔轮的设计。基于折衷规划法定义刚度拓扑优化的目标函数,并以体积分数与加工工艺为约束,构建谐波柔轮的拓扑优化模型。基于Abaqus/ATOM的优化准则算法进行求解,利用SolidWorks软件进行二次设计,并通过有限元分析,验证优化前后结果的合理性。该方法对超短筒谐波柔轮的设计和优化具有实际意义。     

基于遗传算法的谐波齿轮传动优化设计

以谐波齿轮在模数m,柔轮筒体长L,齿宽b,简体壁厚δ为优化参数,依据遗传算法的基本原理,将遗传算法运用于谐波齿轮的参数化设计中,同归实例分析,对比结果说明将遗传算法应用于谐波齿轮传动优化设计中是可行和有效的,为谐波齿轮的优化设计提供了一种新的有效可行的方法。     

基于ANSYS的杯形柔轮结构参数对柔轮应力的敏感度分析

为研制出谐波减速器的短杯柔轮,使用ANSYS的APDL语言开发了杯形谐波柔轮的参数化等效接触模型,利用该模型分析25机型到60机型的柔轮在波发生器作用下所受到的应力情况,并与经验理论公式计算值进行比较,验证柔轮与波发生器参数化等效接触模型的准确性,并描述柔轮的最大等效应力随柔轮型号的变化规律。针对32机型分析柔轮的关键结构参数,包括柔轮筒长、齿圈壁厚、光滑圆筒壁厚、齿宽、三个柔轮圆角半径等参数的变化对柔轮的最大等效应力和光滑圆筒部分最大等效应力的影响敏感度,为短杯柔轮的结构参数优化设计提供依据。另外,在热和结构耦合的情况下对柔轮与刚轮的接触模型进行简化,给出柔轮最大应力随温度的变化曲线,为研究柔轮在高低温环境下的失效提供依据。     

谐波齿轮传动中柔轮初始变形力研究

从谐波齿轮传动的原理和特点出发,分析短筒谐波齿轮传动中短筒柔轮的变形力和应力急剧增加的问题.用有限元法计算分析柔轮的受力变形情况,分析柔轮各几何参数对初始变形力的影响,得出柔轮壁厚和长径比是初始变形力主要影响因素的结论.最后对柔轮壁厚与长径比对初始变形力的影响关系进行回归分析.     

谐波齿轮传动的结构尺寸优化设计

本文根据谐波齿轮传动的近似啮合几何学,采用近似啮合设计计算公式,建立起优化设计的数学模型。且选取模数 m、柔轮壁厚δ、柔轮长度 l 和轮齿宽度 b 为设计变量;以柔轮和刚轮的体积之和为目标函数,同时,考虑到其约束条件。从而,建立起一个四维的、十四个不等式约束的优化设计问题。采用直接优化方法中的复合形法,对某谐波减速器进行最优化设计计算。通过编程电算,获得了较满意的最优化设计结果。     

双圆弧柔轮内部应力分布研究

柔轮作为谐波齿轮传动中起承载作用的关键环节,容易由于疲劳而造成失效。为研究柔轮内部应力变化规律,观察其内部应力分布情况,基于ANSYS有限元分析软件,研究在波发生器驱动作用下,多个几何结构参数对柔轮内部各部分应力变化规律。结果表明,对比分析柔轮各个部分应力,柔轮齿圈部分应力最大,此处出现最大应力点,而筒底部所受的应力最小;筒长对柔轮应力影响较为明显,桶底圆角半径对筒底部分应力影响波动较大,筒体部分最大等效应力与齿圈部分最大等效应力具有相似趋势;柔轮壁厚对柔轮整体性能影响较大,而齿圈宽度增加,会使得柔轮整体应力以及各部分应力随之增加。因此,在设计杯型柔轮时,应首先确定柔轮齿宽参数,再选择合理的柔轮筒长、壁厚以及桶底倒角半径,从而减小柔轮应力,提高柔轮使用寿命。     

筒形柔轮的结构优化与有限元分析

柔轮是谐波减速器的核心部件,同时也是由于应力集中而最容易失效的部件.针对某型谐波减速器筒形柔轮齿圈局部应力集中问题,对筒形柔轮进行结构优化,并进行有限元分析,对比工作状态下结构优化前长筒柔轮和结构优化后短筒柔轮的等效应力.分析结果表明,通过结构优化,筒形柔轮的轴向长度大大缩小,最大应力值明显减小.对结构优化后的筒形柔轮进行结构参数分析,进而选择最优的结构参数.     

二波谐波摩擦传动柔轮弹性变形径向力的研究

本文基于谐波摩擦传动二波模型,对柔轮的弹性变形径向力进行分析研究。通过建立空间的力学模型,推导出了自由边界条件下柔轮弹性变形径向力的表达式,然后又得出了可忽略固定边界影响的长度条件。最后,分析了柔轮弹性变形径向力与其长度,壁厚,半径等参数的关系。     

谐波减速器核心部件结构应力分析

针对柔轮设计中高寿命、高承载能力的问题,以柔轮各部分圆角和波发生器为研究对象,在ANSYS中进行参数化建模,采用中心复合设计方法进行试验采样,并基于响应面法进行优化分析,选取了柔轮刚度和内壁、齿圈、杯底3处应力观测点为观测对象,得出了各圆角尺寸对应力和刚度的影响规律;分析结果表明,增大柔轮各倒角结构尺寸,能有效降低各处应力集中情况,提高柔轮刚度;在综合考虑柔轮应力与刚度变化情况的基础上,选取了柔轮设计最优的结构参数;为增加柔轮刚度,改善柔轮承载能力,在柔轮杯底设计了拔模特征,并对该结构进行了分析和优化;可以增大非标准椭圆凸轮波发生器短轴径向变形量以减小柔轮应力。     

谐波齿轮传动柔轮有限元力学分析及结构参数改进

谐波齿轮传动的主要失效形式是柔轮的疲劳断裂,谐波齿轮传动柔轮的强度问题一直是谐波齿轮设计者的一个课题.本文在分析现有的柔轮强度研究方法的基础上,提出了基于接触问题的有限元法,建立数值模型并进行分析,其分析结果与已有的分析结果相符.在此基础上, 结合理论分析改变柔轮的结构参数,采用基于接触边界的有限元分析法,得到一组使得柔轮质量轻、强度高的结构参数.     

谐波减速器中柔轮结构屈曲有限元分析

利用ANSYS中特征值屈曲分析功能,分析谐波减速器中柔轮扭转失稳问题。对两种柔轮结构,分别改变柔轮结构参数,研究每种结构参数下柔轮的临界失稳转矩。研究表明,计算得到的柔轮扭转失稳模态与实际失稳形态基本一致,计算结果与工程有可比性。因此,柔轮扭转失稳校核在谐波减速器强度设计中有参考价值。     

基于正交试验和有限元分析的谐波传动柔轮杯体结构优化

柔轮作为谐波传动中的关键部件,其疲劳强度大小直接影响谐波传动的承载能力与使用寿命。基于APDL参数化设计语言,建立柔轮接触分析参数化模型,考虑柔轮与波发生器的配合间隙和轴承的间隙,应用有限元方法求解柔轮的应力场。在此基础上,运用正交试验法分析柔轮杯体各结构参数对最大应力的影响,并以柔轮应力最小作为目标函数,采用零阶方法优化最优柔轮杯体参数。     

基于参数敏感性的柔轮响应面优化

通过合理地选择柔轮结构参数,可以改善柔轮的应力集中现象,提升柔轮的疲劳寿命。基于参数敏感性分析,筛选出影响柔轮应力的关键参数;以柔轮空载和负载过程中齿圈部位的最大等效应力最小以及谐波减速器整机的体积最小为优化目标,完成了柔轮参数响应面优化。通过疲劳计算发现,优化后的柔轮疲劳寿命有一定的提升。     

滚子式谐波减速器

通过对柔轮的结构进行修改,设计了一种通过滚子进行传动的减速器。滚子式的传动是本减速器的结构特点。由于柔轮滚子数与刚轮齿数的数量差最小可以达到1,所以,它比现有谐波齿轮减速器传动比更大。     

考虑谐波齿轮传动间隙的柔轮变形状态

本文通过对谐波齿轮传动凸轮式波发生器机构的间隙进行分析计算,在合理假设柔轮—波发生器之间的载荷分布模型基础上,建立了合理的柔轮壳体变形数学模型。运用壳体理论、优化理论,推导了在波发生器—柔轮系统具有间隙条件下的柔轮实际原始曲线数学方程从而为进一步研究真实状态下谐波齿轮传动的啮合几何问题与结构强度问题奠定了基础。     

具有复合材料层的谐波减速器柔轮的应力分析

谐波减速器在动力传递过程中,柔轮的应力状态相当复杂,导致柔轮易出现开裂等问题。为解决这一难题,利用显著各向异性的复合材料,在柔轮上进行了复合材料层设计,分别对具有复合材料层结构的柔轮和不含复合材料层结构的同一型号柔轮进行了瞬态应力分析。通过分析可知,在对柔轮进行了复合材料层设计后,柔轮的最大Von Mises应力由原来的849.4MPa减小为742.6MPa。研究结果有助于提高柔轮的使用寿命。