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.     

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     

三圆弧谐波齿轮传动齿廓设计及参数优化

以三圆弧谐波齿轮为研究对象,结合改进运动学法和数值离散思想方法,求解出谐波齿轮柔轮齿廓方程和谐波齿轮传动的啮合不变矩阵,进而求解柔轮共轭齿廓;在共轭齿廓基础上,采用圆弧拟合和几何计算相结合的方法,设计求解出刚轮齿廓,并分析柔轮齿廓参数对柔轮共轭齿廓的影响。为进一步提高谐波齿轮的传动精度、传动平稳性、啮合刚度和承载能力,以增大谐波齿轮传动双共轭区间为目标,建立优化函数,对柔轮齿廓参数进行单变量和多变量优化分析。研究结果表明:采用合理的齿廓参数,可增加刚轮齿廓所包含的柔轮的理论共轭啮合点,最大化谐波齿轮传动双共轭区间,提高谐波齿轮啮合传动特性。     

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.     

计算机辅助端面谐波齿轮传动的啮合分析

针对已有的端面谐波齿轮传动机构采用切向变位,不符合实际加工情况等问题,运用板壳理论的分析结果,对端面谐波齿轮传动的啮合原理、结构特点和运动规律进行了深入研究,获得柔轮在波发生器作用下的变形规律.结合实际,采用高度变位,导出刚轮和柔轮共轭齿廓的相对运动方程及侧隙方程.在此基础上,编写了端面谐波齿轮传动的啮合分析软件.利用该软件对端面谐波齿轮传动进行啮合分析,能够为确定最佳传动方案提供合理的啮合参数和结构参数,经实验证实,采用20°齿形角,柔轮最大变形量在2.1～2.3 mm范围内,啮合性能理想.     

谐波齿轮传动中柔轮的疲劳强度分析

本文简介了谐波齿轮传动的原理和特点，着重对谐波齿轮传动中的关键构件──柔轮，用材料力学的方法进行变形和受力分析，从而得出了应力和疲劳强度的计算式。     

紧固件及装配应力对柔轮强度的影响

柔轮在谐波齿轮传动中是至关重要的零件,由于受力复杂,设计中的强度计算问题,乞今尚未得到满意的解决。动态应力测试的目的是通过实验的方法寻求更合理的设计依据。实验中不仅发现柔轮杯底扭裂这一事实,而且发现紧固件螺钉头部的尺寸及装配应力对柔轮杯底的扭裂均产生不可忽视的影响。     

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.     

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。     

齿啮输出谐波传动柔轮变形的研究

该文根据板壳理论推导了齿啮式谐波传动柔轮中面的变形方程，得到了波发生器作用下柔轮的波发生器端与齿啮输出端之间的变形关系曲线，据此设计的谐波齿轮齿啮参数既不会产生齿廓干涉又不会使传动侧隙过大。并用实例验证了所建立的数学模型的正确性。研究的结果对齿啮式输出谐波传动的啮合参数设计提供了理论依据。     

四齿差谐波齿轮传动的啮合原理

在利用运动学法建立的谐波齿轮传动理论啮合方程的基础上,研究了啮合参数和结构参数对四齿差谐波齿轮传动共轭区间的影响规律;揭示了柔轮与刚轮共轭齿廓相对运动的特点;数值方法证明四齿差谐波齿轮传动可以使用渐开线齿廓,这为实际生产提供了理论依据．     

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。     

动力谐波齿轮传动柔轮结构优化设计

本文分析了动力谐波齿轮传动柔轮结构参数与主要特性的关系,建立了数学模型以进行最优化设计,其结果经测试表明根本上克服了一般设计柔轮的薄弱环节,并可用于实际设计工作中。     

考虑力学特性的谐波齿轮啮合参数优化方法

针对谐波齿轮薄壁柔轮易发生疲劳失效的问题,提出了一种考虑力学特性的谐波齿轮啮合参数优化方法。该方法从特有的薄壁件受力与变形特点出发,将对柔轮应力具有较大影响的波发生器径向变形量与啮合区间一起作为优化目标,以波发生器廓线参数、柔轮齿廓参数与刚轮齿廓参数为设计变量,结合遗传算法与罚函数法建立了谐波齿轮啮合参数的无约束多目标优化数学模型,在平衡啮合区间与力学特性的基础上,确定了优化目标权重系数,并通过力学特性分析方法对优化结果的接触、刚度和应力进行分析,从而在啮合参数计算时,改善了易失效零件的受力状况。     

基于ANSYS的谐波齿轮柔轮的有限元模态分析

利用ANSYS软件,建立了谐波齿轮的有限元分析模型。对谐波齿轮的柔轮进行了有限元约束模态分析,通过分析得到了在工作状态下的前十阶模态变形图。变载荷的激扰频率远远小于各阶的固有频率,共振现象不会发生。     

动力諧波齿轮传动啮合侧隙公式及二类界限函数的探讨

本文根据空间啮合二类界限函数,讨论了谐波齿轮传动的柔性齿轮筒体在不同输出扭矩作用下齿面啮合区域的变化规律,为分析谐波齿轮传动齿顶过渡干涉提供了比较适合的计算方法,且为研究谐波齿轮传动中柔轮沿齿长方向进行齿廓修形提供了理论依据。     

谐波齿轮冷轧工艺

本文从改进谐波齿轮加工方法和提高生产效率及降低成本出发,提出了采用冷轧齿形工艺代替切削加工工艺。本文作者已成功地轧制出谐波传动中的柔轮和刚轮。本文总结了冷轧谐波齿轮研制中所遇到的一些问题。例如:轧制装置与轧轮设计问题;轧制工艺参数的选择问题;轧制力的计算与测试问题等。轧制中取得的试验数据可以做为研制冷轧谐波齿轮的参考。     

XB-I型谐波齿轮电动葫芦可靠性分析

为了确保新开发的ＸＢ－Ｉ型谐波齿轮电动葫芦安全运行，对该装置进行了可靠性分析．分析了柔轮的失效形式，给出了柔轮的设计强度图，对柔轮进行了可靠度计算，并对１吨ＸＢ－Ｉ型谐波齿轮电动葫芦及其柔轮进行了运行制度、下滑量、噪声和疲劳强度实验．实验结果表明，该装置的性能符合ＪＢ２１００－７７有关的技术要求．     

焊接杯型柔性齿轮的结构工艺研究

为克服采用整体加工方法制造谐波传动柔性齿轮存在的材料利用率低、加工工艺性差以及废品率高的不足．提出了焊接杯型柔性齿轮的新工艺．通过理论分析和实测柔轮筒体的应力分布。确定了焊缝位置：根据柔轮结构和工作环境以及焊接的要求．选择了柔轮材料为３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢．采用等离子弧焊：针对三种不同接头形式的焊接柔轮．作了不同扭矩、转速与应力循环次数的试验．结果表明：焊缝位置选择合理．焊接方法正确：环形对接与单卷边角接接头形式的焊接柔轮具有与整体加工的柔轮完全相同的性能．     

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。