谐波减速器组合曲线凸轮波发生器的设计与分析

波发生器的形状直接影响柔轮的受力特性。柔轮是谐波减速器中最薄弱的部分,为提高其寿命,介绍了一种基于圆锥曲线组合的凸轮波发生器的设计。组合曲线凸轮波发生器轮廓由抛物线、连接圆弧和偏心圆弧组合而成;将抛物线与连接圆弧、连接圆弧与偏心圆弧平滑过渡作为约束条件,通过正交实验确定组合曲线凸轮波发生器各段曲线参数,分析了各参数对柔轮最大等效应力的影响程度;利用有限元软件,分别对标准椭圆凸轮和组合曲线式凸轮作用下的柔轮进行了瞬态动力学分析,并基于分析结果,利用nCode-Designlife软件,对柔轮的疲劳寿命进行了研究。结果表明,组合曲线凸轮波发生器作用下的柔轮最大等效应力比标准椭圆凸轮波发生器作用下的低;组合曲线凸轮波发生器作用下的柔轮啮合区的齿圈前后端应力明显降低,应力分布更加均匀,疲劳寿命也有所提高。     

基于修正P-S-N曲线的柔轮寿命预测

通过Hypermesh划分网格并使用Abaqus完成对谐波减速器的瞬态分析.基于瞬态分析结果,确定了柔轮危险点的位置,提出了一种提取并合成柔轮危险点应力谱的方法.通过对应力谱进行雨流计数,组合修正P-S-N曲线与Miner疲劳损伤累计理论,预测了谐波减速器柔轮的寿命.预测结果与国内谐波减速器的产品的寿命相近.该研究工作为谐波减速器柔轮疲劳性能定量评估提供了参考依据.     

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。     

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。     

基于冷滚压工艺的谐波减速器柔轮疲劳寿命分析

依据冷滚压工艺产生的初始残余压应力对裂纹萌生,裂纹扩展的抑制机理,以冷滚压谐波减速器柔轮为研究对象,采用SWT方法和断裂力学理论对冷滚压柔轮分别进行裂纹萌生寿命、裂纹扩展寿命理论分析,并运用疲劳分析软件nCode Design-Life仿真分析进行相互验证。结果表明,冷滚压柔轮疲劳寿命在各阶段均优于机加工柔轮,能够有效延长谐波减速器使用寿命,验证了柔轮冷滚压工艺的优越性,并对延长柔轮的使用寿命提供了参考价值。     

柔轮应力的有限元分析及结构参数的合理选择

柔轮的疲劳断裂是谐波齿轮传动的主要失效形式,合理选择柔轮的结构参数是解决柔轮强度与结构紧凑这一矛盾的有效途径。本文在分析现有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,建立了柔轮与波发生器接触的数值分析模型。通过分析得到了柔轮应力的分布状况,分析结果与相关理论结果一致。研究表明:柔轮壳体上的最大应力出现在齿圈与波发生器的接触部位,齿圈处沿圆周方向应力呈对称分布,在长轴和短轴处较大;此外柔轮底部的应力也较大。在此基础上,结合理论分析合理改变柔轮的结构参数,分析了柔轮结构参数对应力的影响,得到一组使得柔轮强度高、质量轻的结构参数。     

谐波齿轮传动柔轮的应力和疲劳强度分析

柔轮的工作应力和寿命决定了整个谐波减速机的传动性能,对柔轮的应力和疲劳强度的研究,有利于提高谐波传动精度和柔轮使用寿命.从理论的角度计算了某型号谐波齿轮减速机的杯型柔轮空载下的应力峰值和负载时柔轮的疲劳安全系数,利用Inventor建模和ANSYS Worbench仿真软件验证了计算结果的可靠性,得到了柔轮最大等效应力...     

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。     

柔轮破损原因及提高寿命的措施

造成柔轮破损的原因是综合性的。本文通过用电子显微镜对柔轮破损断口的观察、用电测法对柔轮应力与变形的测定、用光弹性法对柔轮齿根应力集中系数的测定、用光投影法对同时啮合齿数的测定,对以往公式进行了评论,分析了造成柔轮破坏的各种因素及提高寿命的措施。提出了柔轮的疲劳是带裂纹体的疲劳问题及断裂力学在谐波齿轮传动中应用的现实性与可能性。改进后设计的谐波减速器经工业性运行,柔轮的疲劳次数已达1.5×10~8次还在继续使用。     

可控启动装置齿轮箱行星轮系寿命分析

以可控启动装置齿轮箱行星轮系为研究对象,利用疲劳寿命分析软件ncode Design Life分析其疲劳寿命。在建立疲劳寿命有限元模型的基础上,采用名义应力疲劳寿命分析方法,通过修改材料参数进行仿真,得到材料分别为18Cr2Ni4W、18CrNiMo7-6与20Cr2Ni4A时行星轮的疲劳寿命分布云图及最小疲劳寿命值。仿真结果表明:材料为18CrNiMo7-6的齿轮疲劳寿命值最大。     

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。     

重卡驱动桥疲劳寿命敏感性分析及优化

通过疲劳寿命对结构参数的敏感性分析,得出最大应力幅对各结构参数的偏导数是驱动桥疲劳寿命预期的核心因素。利用多点约束法建立桥壳为柔体的整车刚柔耦合模型,根据动力学仿真得到的载荷进行有限元分析,通过回归分析得到桥壳厚度、簧距、轮距对桥壳应力幅的特性曲线,并分析了车速、路面对其影响。定义综合调整系数修正疲劳寿命计算模型,并进行了试验验证。最后采用基于并列选择遗传算法的多目标优化,计算了等效疲劳寿命。     

谐波减速器柔轮疲劳寿命及其力学性能分析

柔轮作为谐波减速器中最薄弱的环节之一,一直是谐波减速器可靠性研究中备受关注的对象.以CSG-32-80型谐波减速器为对象,利用Ansys Workbench对其柔轮进行了瞬态分析,得出了柔轮应力、应变的分布情况;将有限元分析结果导入Ncode Designlife疲劳分析模块,结合柔轮材料的S-N应力—寿命曲线,得出了...     

具有复合层结构的谐波减速器柔轮的性能优化设计研究

针对谐波减速器的柔轮存在着易发生疲劳的问题,从复合层的本构关系出发,进行了复合材料铺层角和叠层次序的力学性能研究。提出了以铺层角度和铺层顺序为优化变量,Tsai-Wu材料失效准则为约束条件,单层层内应力最小为优化目标的数学模型,采用粒子群优化算法得到了最优的铺层角和叠层顺序。对采用优化设计后的谐波减速器进行了瞬态动力学分析,分析结果表明:与原结构相比,具有复合层结构柔轮的最大Von Mises应力降低了12.5%,最大应力位置由柔轮的齿根部变为柔轮齿圈内表面,在一定程度下可提高柔轮的使用寿命。     

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。     

提升用34×7+FC型钢丝绳疲劳寿命预估

对提升用34×7+FC型钢丝绳进行了疲劳寿命分析方法的研究,以动力学仿真软件为平台,模拟钢丝绳提升过程拉-扭载荷与接触结合的载荷历程,采用雨流计数法分析出钢丝绳所受载荷的均值、幅值及循环次数等疲劳参数,最后根据应力寿命法和Miner疲劳损伤累积法则建立钢丝绳疲劳寿命预估的计算模型。通过计算分析,研究得出钢丝绳疲劳损伤程度与提升次数的变化规律,以及钢丝绳疲劳寿命与轮绳直径比的特征关系,为钢丝绳疲劳寿命分析做出一些有用的探索与研究。     

新型人字齿同步带与带轮结构参数的优化设计

基于等共轭曲率高阶接触啮合理论,建立新型人字齿同步带和带传动三维模型,并利用非线性有限元分析软件对一对完全啮合状态的新型人字齿同步带与带轮进行应力与变形分析,研究了螺旋角、侧隙、带轮结构参数对带齿、强力层应力和变形影响变化规律;优化具有高综合承载能力新型人字齿同步带的结构参数。通过实验室台架疲劳寿命实验,证明新型人字齿同步带比同齿廓的直齿同步带疲劳寿命更长。     

基于NCODE的采煤机行走轮使用寿命的分析

介绍了NCODE软件计算行走轮轮齿的疲劳寿命的分析流程,对轮齿有限元强度进行了分析,并作为疲劳计算的模型基础,对动态载荷谱及材料在NCODE软件中的参数进行设置,确保了行走轮疲劳分析流程中的必要关键信息。分析结果表明,行走轮疲劳薄弱位置可通过优化齿形参数来降低应力集中,通过喷丸处理等工艺提高轮齿表面粗糙度来实现轮齿疲劳寿命的延长。     

回转窑液压挡轮的应力强度与疲劳断裂分析

运用有限元技术对一台大型沥青焦回转窑设备中发生断裂事故的液压挡轮部件进行强度失效分析及疲劳寿命估算.通过断口形貌分析和金相实验,得出失效机理为疲劳断裂的定性结论.利用Ansys软件建立挡轮的有限元模型,计算出应力和变形等一系列结果.在确定交变应力幅值及裂纹尖端应力强度因子的基础上,利用Paris公式预算含缺陷挡轮的疲劳寿命.在选材及造型设计上对挡轮提出改进方案,将韧性较差的铸钢材料替换为韧性较好的锻钢材料,并优化挡轮轮辐减重孔直径,提高挡轮的疲劳寿命,从而在强度及韧性上均达到最优.设计长期交变应力状态下的工件必须兼顾材料的强度、韧性及其造型优化,这一结论对各类动态承载机械零部件的设计均具有参考价值.     

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...