柔轮动态应力的实验研究

谐波齿轮传动机构的关键零件是柔轮,它决定了传动机构的使用寿命。由于柔轮的结构和受力比较复杂,从理论上进行分析柔轮的动态应力是很困难的,故采用实验方法来研究。用电测应力法,通过遥测的方式进行实验记录,从此得出柔轮上几个特征截面的应力随载荷增长的变化曲线,确定危险截面的位置和影响危险应力的因素,给理论研究和改进设计指出方向。     

谐波齿轮传动小长径比柔轮有限元应力分析

谐波齿轮传动的主要失效形式是柔轮的疲劳断裂,小长径比的柔轮的强度更为薄弱.本文对长径比为0.5的柔轮进行空载情况下的有限元分析,通过对柔轮筒壁三维简化模型的参数进行改进,设计出应力较小的小长径比的柔轮.     

双圆弧谐波传动齿廓参数对柔轮应力影响

针对设计规范中未考虑齿廓参数对柔轮疲劳寿命影响的问题,采用包络法设计无公切线双圆弧共轭齿廓,进行多体接触有限元分析,并建立齿廓参数与柔轮应力的响应面模型,分析各齿廓参数对柔轮应力的影响规律.结果表明:由于刚轮与柔轮之间的啮合齿对会约束装入波发生器时产生的柔轮变形,所以柔轮应力对齿廓参数变化的敏感度较高;谐波传动为多齿啮合传动,单个接触齿对受载较小,载荷对柔轮应力影响较小;齿厚比和双圆弧倾角对柔轮应力的影响最大,齿顶高系数和齿根圆角半径的影响次之,齿根高系数的影响最小;柔轮应力随齿根半径和齿根高系数的增大先减小后增大,其余齿形参数与柔轮应力呈负相关.     

封闭谐波齿轮传动柔轮应力分析

本文利用弹性薄壳理论和能量变分原理导出了直筒形封闭柔轮的位移和应力表达式,并对柔轮应力进行了分析,对封闭柔轮和一般柔轮的应力分布规律进行了比较.     

四齿差谐波齿轮传动柔轮的强度特征

通过分析柔轮的轮齿影响系数和齿根应力集中系数 ,得出四齿差谐波齿轮传动的 kt值比其对应的二齿差谐波齿轮传动至少减小 1 0 ,而且 kσ值也有减小 ,这导致四齿差谐波齿轮中柔轮应力水平的降低 .通过有限元分析发现 ,由于刚度不连续现象的减弱 ,四齿差谐波齿轮传动中柔轮的变形形状更接近于理论值 ,这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 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     

机器人关节短筒谐波减速器接触计算与分析

为了研究机器人关节常用短筒谐波减速器在不同负载下的接触应力和变形分布,采用AN-SYS有限元分析软件,建立了柔轮和波发生器面面接触的空载有限元模型,并根据实验得到的啮合力公式,对柔轮与刚轮的啮合边界条件进行了计算。在此基础上,利用前置条件共轭梯度法求解了柔轮在不同载荷下的应力与变形,分析了柔轮应力和变形与所受载荷之间的关系及其变化规律,发现负载的增大可使柔轮齿圈截面的变形和应力增量呈等比增大,且不会引起变形和应力增量分布位置的变化。通过柔轮空载的变形实验、柔轮破坏实例以及柔轮轴向应力分布实验的比较发现,所计算的结果与实验结果较为吻合,为谐波减速器短筒柔轮承载能力的计算、结构及制造工艺的优化提供了一种准确、有效的方法。     

谐波齿轮柔轮有限元分析及结构参数优选

为了提高谐波齿轮传动的使用寿命,需要提高柔轮的强度。本文基于有限元分析软件ideas,建立谐波齿轮柔轮的有限元模型,对其进行静力学分析,得到了柔轮应力及位移分布规律,最大应力出现在柔轮齿根与光滑简体过渡处。并通过对柔轮结构参数的优选,得到了质量轻、强度大、刚度合格的柔轮。为谐波齿轮传动中柔轮设计参数的选择提供了有价值的参考。     

径向谐波齿轮传动中柔轮壁厚计算方法的研究

分析的谐波齿轮传动中柔轮壁厚的几种计算公式，包括经验公式和精确公式，后者仅用于塑料谐波齿轮的壁厚计算，针对它们特别是精确公式的不足，考虑到谐波传动中柔轮的载荷和变形情况，引入了应力修正系数，推导出了一种通用的柔轮壁厚的精确计算公式，并通过一个算例将向种公式进行比较，计算的结果证明了公式的优越性。     

谐波齿轮柔轮啮合点周向刚度的理论分析及仿真

为揭示柔轮结构对其啮合点周向刚度的影响规律,提升谐波齿轮的传动刚度,提出柔轮啮合点周向刚度的理论计算方法。该算法首先将周向力引起的柔轮啮合点变形拆分为筒体变形和齿体变形,分别推导周向力作用下柔轮杯底、光筒、齿圈和圆弧过渡部分的扭转变形及渐开线轮齿的弯曲和齿根转动的理论公式,并基于周向位移等效折算柔轮啮合点周向刚度;然后建立包含工艺结构及渐开线齿廓等真实结构的杯型柔轮实体单元有限元模型,对未装配变形柔轮模型和波发生器作用下产生装配变形的柔轮模型分别施加周向力,获得柔轮筒体和齿体的负载变形。有限元仿真结果表明:杯底对柔轮筒体的扭转刚度的影响最大,齿体弯曲在齿体变形中的占比最大;装配变形增加了柔轮筒体的刚度,使其负载周向变形减小了约10%;减小齿廓压力角、增大变位系数和齿宽,可提高齿体刚度;柔轮筒体和齿体变形的理论解与有限元解的偏差分别为1.3%和2.2%;啮合点周向刚度的理论解与有限元解的相对偏差为-5%,验证了该算法的有效性。     

谐波柔轮力学分析与疲劳寿命研究

为了完善谐波齿轮刚-柔轮系统装配与啮合过程中的力学响应及柔轮疲劳寿命研究,提出了一种基于刚柔耦合与瞬态动力学分析理论的刚-柔轮系统装配与啮合分析方法,得到了更加准确与合理的谐波柔轮装配及啮合过程中柔轮的应力分布和疲劳失效位置;柔轮结构和材料参数变化对其疲劳寿命的灵敏度研究,指出了柔轮疲劳设计的关键参数,并进一步指出了柔轮的疲劳寿命尺寸效应具有敏感区间,据此建立了柔轮的疲劳寿命模型.结果表明,谐波齿轮刚-柔轮系统的力学与疲劳寿命分析不能忽略装配与啮合过程的影响;柔轮的设计应该规避疲劳寿命尺寸效应的敏感区间,以提高谐波齿轮的使用寿命.     

六安-叶集高速公路多层路面结构体系受力性能分析

我国柔性路面设计规范在计算多层路面结构体系时,将多层路面结构体系换算成3层路面结构体系,这种近似导致在分析路面结构受力时产生一定的误差。文章对六安-叶集高速公路多层路面结构体系进行了有限元建模,在模型上直接加载车轮荷载,试图减少由于规范上的近似所带来的误差。结果表明:多层路面体系内应力均小于容许应力,而且精度有所提高。     

渗碳齿轮材料磨削残余应力研究

通过齿轮磨削模拟试验,并采用应力测定方法,探讨了砂轮、工艺及材料对磨削残余应力的影响。研究表明:与钢玉砂轮相比,用立方氮化硼砂轮磨削,表面多呈现压应力,表下呈现拉应力,但其峰值低且范围窄;工艺参数的影响:通常展成速度和磨削深度的显著程度比轴向速度的大;在相同磨削条件下,20CrMnMo和20Cr2Ni4A两种钢较17CrNiM06钢具有较宽的拉应力范围和较高的拉应力峰值.     

港口道路堆场水泥混凝土铺面荷载应力计算

针对港口道路、堆场水泥混凝土铺面结构的荷载应力计算问题,将其上作用的流动机械荷载、集装箱荷载简化为单轮(单箱脚)荷载、单轴(单列箱)荷载和多轴(多列箱)荷载等图式,采用不等平面尺寸双层板力学模型,提出了港口道路、堆场水泥混凝土铺面面板和基层荷载应力计算的一般式,分析了旁侧轮、旁侧轴、单列及多列箱、板平面尺寸、基层超宽以及接缝传荷等因素对面板和基层荷载应力的影响规律,比较了有限元结果和公式荷载应力的一致性和精度,结果可用于港口道路、堆场水泥混凝土铺面结构荷载应力估算.     

缓进给强力磨削深沟槽表面二维残余应力的试验研究

应用电阻应变计法研究了缓进给强力磨削产生的深沟槽侧面的表面残余应力,结果表明,磨削加工后的表面残余应力随加工条件变化而变化的,最大的残余压应力出现在最表面上,该最大表面应力随砂轮转速或工件进给速度增加而减小,随磨削深度或磨削宽度减小而增大,工艺参数增大时残余应力层的厚度增加,在缓进给磨削加工中采用低砂轮转速,低工件进给速度、小磨削深度或小磨削宽度是有利的。最后,必须用一个特殊的喷嘴采用增大压力的冷却液清洗砂轮端面。     

连续刚构梁桥薄壁柔性墩身裂缝产生原因

通过调查已建成的连续刚构桥梁的薄壁柔性墩身裂缝分布状况,和对正在施工中的连续刚构桥梁的薄壁柔性墩身进行受力分析,初步得到连续刚构梁桥的薄壁柔性墩墩身裂缝产生的原因。研究表明,墩身在平行于水流方向的两侧面上的竖向裂缝,可能是由于墩身在底部和中间变截面处的倒角附近区域产生较大剪应力而引起的。     

电动轮刚性环耦合特性模型建模与分析

为进行电动轮高频转矩激励下的振动响应分析,基于刚性环轮胎模型假设,考虑轮辋与轮毂电机弹性连接关系建立了电动轮刚性环耦合特性模型.通过电动轮工作模态试验对模型主要刚度参数进行了识别,并结合胎面参数分析了模型的固有特性.所建立的电动轮模型能够准确描述胎面径向一阶平移频率和周向旋转频率,且考虑轮辋与轮毂电机连接柔性改变了原有的轮胎环、轮辋固有频率分布,可以避开原有峰值频率.根据电动轮轮毂电机实测激励频率特征,对所建立的电动轮刚性环耦合特性模型进行了相应频率的转矩激励.分析表明,考虑轮辋与轮毂电机间弹性连接耦合特性关系,能够减小原有电动轮一阶径向平移频率附近的轮胎与车身的振动加速度响应,为电动轮结构设计提供理论指导意义.     

柔性巨型摩天轮结构的非线性分析

柔性巨型摩天轮结构体型庞大,结构形式特殊,刚性轮缘与柔性拉索相结合,边界条件复杂,存在着温度、缺陷和冗余度等敏感性因素影响。本文结合某摩天轮工程实例,分析柔性巨型摩天轮结构轮缘和拉索的受力性态,合理选择初始态预应力度,优化结构性能。考虑初始缺陷分别对轮盘以及摩天轮整体结构进行稳定分析,研究其非线性屈曲特征。同时考虑几何非线性和材料非线性进行弹塑性极限分析,全面揭示其结构特性。分析和研究结果表明：预应力拉索的引入使得柔性巨型摩天轮结构具有明显的非线性特征,初始态预应力决定了结构受力性态,由辐射状拉索和立体桁架组成的轮盘结构提供了强大的抗侧和抗扭刚度,柔性巨型摩天轮结构稳定性能良好,塑性发展机制理想,最终破坏表现为强度破坏,弹塑性极限承载能力比较大,能满足摩天轮正常运行和暴风状态的要求。     

大型柔性摩天轮轮辐索预张力确定方法研究

以北京朝天轮结构设计为背景,通过分析确定轮辐索预张力需考虑的因素,给出了确定大型柔性摩天轮结构轮辐索预张力的方法,包括预张力值域的确定方法及其调整方法,在值城范围内调整预张力需考虑的各种因素,及估算合理预张力的简便算法.指出轮辐索预张力值域上限由180度索是否满足轮辐索安全系数确定,值域下限由0度索是否松弛确定;减小轮缘自重或适当减小轮辐索的安全系数可增大值域范围,而增大轮辐索截面积可能引起调整预张力的恶性循环;轮辐索预张力的确定还需考虑轮缘平面内外的刚度及90度索的松弛;由于轮辐索预张力和轮缘自重的比值R可大致决定结构的受力特性,故大型柔性摩天轮结构可采用与北京朝天轮相近的R值初步预估轮辐索预张力值.