谐波减速器中双圆弧柔轮的齿形修形及试验研究

针对实际工况中,谐波减速器双圆弧柔轮在啮合传动过程中存在齿轮干涉问题,基于柔轮与刚轮齿面接触分析的有限元法,对柔轮轮齿采用两段螺旋线修形方法进行修形,然后对样机进行了综合性能测试。结果表明,修形后的柔轮对刚轮齿面接触应力最大为72 MPa,相比修形前减小了368 MPa,且修形后的柔轮其他位置的齿面接触应力略高于修形前,不仅有效避免了齿轮干涉问题,还提高了谐波减速器的啮合传动性能;样机的对比测试也验证了柔轮修形后的谐波减速器各项传动性能均优于修形前。该项研究为谐波减速器系统的动态特性和啮合特性分析提供了有益参考。     

谐波齿轮传动机构不同参数柔轮的装配应力分析

针对谐波齿轮传动机构在传动过程中,柔轮承受交替载荷和周期变形的问题,分析了柔轮装配下应力的分布情况。基于ANSYS有限元软件,在凸轮式波发生器装配作用下,定义了波发生器与柔轮"刚—柔"面面接触;采用控制变量法改变了柔轮结构参数,探究了空载下柔轮变形及应力分布规律,以及不同几何结构参数对柔轮内部各部分应力变化的影响;分析了在结构参数不变的情况下,空载与负载下的柔轮应力变化情况。研究结果表明:柔轮装配波发生器后,筒体受到的变形主要在波发生器长轴处;柔轮空载时,应力的分布及大小主要和波发生器有关,同时应力大小也会受到长径比、齿宽及筒体厚度影响;柔轮应力随着负载的增大而逐渐增大。     

装配误差对双圆弧谐波齿轮应力的影响

由于谐波传动中刚轮、柔轮与波发生器装配时存在装配误差,可能会引起刚轮与柔轮齿廓干涉,从而影响柔轮齿面与齿根应力,以无公切线双圆弧谐波齿轮为研究对象,基于改进运动学法设计齿形,针对各种装配误差设计实验,并通过ABAQUS建立有限元装配模型进行计算,研究装配误差对柔轮应力的影响规律。结果表明,长轴方向刚柔轮中心距误差与凸轮径向安装误差对柔轮齿上应力影响最大,短轴方向刚柔轮中心距误差与凸轮径向安装误差次之,凸轮轴向安装误差影响最小;短轴方向刚柔轮中心距误差与长轴方向凸轮径向误差对柔轮杯底应力有较小影响;其余因素对杯底应力的影响极小。为谐波减速器的误差控制与补偿提供一定参考。     

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。     

新型谐波减速器柔轮结构分析设计

谐波减速器柔轮作为核心部件,其强度和使用寿命决定整个谐波减速器的工作性能.为了提高其寿命和承载能力,提出一种新型分体式柔轮结构.该结构基于传统的长筒型柔轮,将原先整体的柔轮杯体分成筒体和卡盘两部分,通过筒体上的卡爪与卡盘间的相互配合,共同组成一个新型杯体.首先建立柔轮的三维模型,然后导入ANSYS Workbench平台,并对所提出的新型分体式结构和整体式结构进行仿真对比分析.结果表明:在二者各结构参数相同的情况下,新型分体式结构在最大等效应力方面相对于传统的整体式结构有一定降低,进而有效提高了柔轮寿命.     

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。     

变结构双圆弧柔轮的应力分析

基于公切线型双圆弧为齿廓的柔轮和椭圆波发生器的谐波齿轮传动为研究对象,建立三维装配模型,对模型进行有限元分析。在基础结构上对柔轮的结构做了一定的改进,即在柔轮齿上倒角和在柔轮光滑圆筒的外表面切入一定的圆弧深度,对比分析了其柔轮的应力分布、应力集中情况。并分析了柔轮应力随着齿上倒角半径大小和柔轮光滑圆筒外表面切入的圆弧深度的变化情况。     

柔轮齿圈应力的有限元分析

建立了谐波齿轮传动柔轮齿根应力的有限元分析模型 ,比较了具有相同传动比、分度圆直径和柔轮壁厚 ,但齿差系数 kz 分别为 1和 2的谐波齿轮传动情况下柔轮齿圈的应力状况。由于刚度不连续现象的减弱 ,kz=2的谐波齿轮传动中柔轮变形形状更接近于理论值 ,它改善了传动的啮合质量 ,降低了动载荷 ;柔轮所需的变形力降低到原来的 75 % ,因此波发生器与柔性轴承及柔轮环节的磨损减弱 ,提高了传动效率 ;柔轮齿根最大应力值之比的有限元分析结果与考虑轮齿影响系数 kt的理论估算比较接近     

基于实验建模的谐波齿轮传动柔轮的有限元分析研究

利用经验公式和实验结果得到谐波齿轮传动中柔轮在空载和负载下的强迫位移及受载情况,据此建立柔轮的有限元分析模型加以分析,并建立实验台对谐波减速进行实验,将得到的实验结果与有限元运算结果相比较,验证了本文所建模型的正确性,为柔轮的有限元分析及其结构参数的优化提供了重要依据。     

基于ANSYS的谐波减速器杯型柔轮应力分析与参数优化

谐波齿轮的主要失效形式是柔轮的破坏,所以对柔轮的强度研究是谐波齿轮传动的重要课题。本文通过对柔轮应力的理论分析,得出柔轮厚径比和筒体长度是柔轮强度的主要影响因数。进而结合实例在Pro/E中建立包含轮齿的柔轮的精确三维实体模型,导入到ANSYS中进行应力分析,得到柔轮厚径比和筒体长度对柔轮应力的影响规律,然后在此基础上对柔轮的参数进行了改进。最后利用Matlab按最小二乘原理对得到的试验数据进行曲线拟合,证明了理论计算的正确性。     

基于有限元方法的不同长径比柔轮受力分析研究

通过UGNX5.0建立不同长径比柔轮和波发生器的三维实体模型,并用parasolid格式导入ANSYS。采用SOLID185六面体单元用sweep方式对柔轮进行网格化,建立有限元模型。在波发生器外柱面与柔轮内柱面之间建立两对面-面接触,更真实地模拟出柔轮的边界条件,然后在波发生器长轴方向对称位置的两个轮齿的节点上施加等效于扭矩的切向力,从而研究出柔轮的应力分布和变形与长径比的关系。     

基于ANSYS的谐波齿轮圆柱形柔轮模态分析

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。采用基于接触问题的有限元法建立数值模型并进行模态分析,得到柔轮的前10阶固有频率。通过分析柔轮的固有频率范围,为谐波齿轮的改进提供参考。     

谐波传动中柔轮和波发生器的动力学建模与试验

将机械结构的动态建模与动态测试理论应用于谐波齿轮结构,通过一定的和简化建立了柔轮和波发生器组件的动力学有限元分析模型,从理论上求得其固有频率和振型。然后,利用力锤激振的方法进行了模态试验,验证了理论分析结果的正确性以及建模的可靠性。     

基于有限元模拟的谐波传动中齿干涉分析

利用有限元法对因杯形柔轮变形所引起的齿干涉进行分析研究。利用UG三维软件建立谐波传动中椭圆凸轮式波发生器、杯形柔轮和刚轮的三维模型,并以Parasolid格式导入ANSYS有限元软件中进行分析。采用点—面接触单元模拟柔轮与波发生器的相互接触状况,柔轮的变形更加接近于实际工作状态。在空载情况下,模拟谐波传动的啮合过程,以变形后的杯形柔轮为对象,分析了由其径向位移与切向位移引起的齿干涉现象,提出了一种观察齿干涉情况的新方法,对谐波传动装置的优化具有参考价值。     

柔轮齿圈对其应力影响的研究

轮齿影响系数(ECGT)是研究柔轮疲劳寿命时一个非常重要的参数。本文首先在几个假设的基础上建立了研究轮齿影响系数的数学模型,较为准确地推导出计算轮齿影响系数的数学公式,详细分析了啮合参数和几何参数对该系数的影响。     

谐波齿轮传动中杯形柔轮的有限元计算与分析

基于简化的柱形壳体理论的柔轮应力计算是一定程度上的近似,实际工况中柔轮的齿圈开裂问题难以克服。以谐波齿轮传动中的杯形柔轮为例,建立柔轮啮合的仿真实体模型,在啮合齿对接触边界的节点之间建立面一面接触单元,用三维弹性接触问题有限元法较全面地计算和分析了承载柔轮齿圈和筒体的应力大小及分布规律、轮齿变形及影响机理。找出了柔轮开裂在设计阶段的主要原因,预测了危险断面的位置。根据柔轮理论、利用有限元计算结果重新计算并修正了轮齿影响系数,重新校核了柔轮强度。与理论计算结果和破坏实例对比得到了更接近实际的结果,为研究柔轮问题提供了一种更精细、高效的方法。     

三波谐波齿轮传动柔轮变形研究

根据弹性理论，分析了三波谐波齿轮传动柔轮变形特点，推导了柔轮中线变形公式，并通过实例计算验证了公式的正确性，为三波谐波齿轮传动的进一步研制、开发提供了理论依据。