谐波减速器若干问题的研究

发布时间：2017-06-20 19:16

  本文关键词：谐波减速器若干问题的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：长期以来,谐波减速器一直是传动领域各国研究的热点课题,国内虽然有一些产品,但在输入转速、扭转角度、传动精度和使用寿命方面与日本等工业发达国家相比还存在很大的差距,尤其在工业机器人等领域的应用还不够成熟。本文主要利用有限元方法对谐波减速器常用的杯型柔轮和中空型柔轮进行有限元分析,研究柔轮几何参数对柔轮静态应力分布与动态特性的影响。本文首先介绍了谐波齿轮减速器的传动原理和特点,分析了柔轮上点的运动规律,以及不同形式波发生器作用下柔轮形变特点,根据传动原理推导出柔轮应力计算公式和强度校核公式。利用有限元分析软件ABAQUS,结合柔轮传动特性,建立柔轮与波发生器在初始变形阶段的接触模型,并根据柔轮和刚轮间接触模型,模拟柔轮负载情况。对比两种柔轮的应力分布云图和截面应力分布曲线,研究柔轮应力分布情况。其次,通过修改两种柔轮模型几何参数,得到不同长径比、齿圈宽度和壁厚的柔轮结构,建立不同几何参数的柔轮接触模型,获得其应力分布云图,绘制出最大等效应力变化曲线,探究柔轮几何参数对柔轮应力的影响。在中空型柔轮翻边处设计出圆角,通过有限元接触分析发现,圆角的设计使中空型柔轮各部分等效应力值和分布范围都明显减小。最后,借助ABAQUS软件对两种柔轮进行模态分析,提取出两种柔轮结构的固有频率和振型,发现中空型柔轮的各阶频率都大于杯型柔轮,且两种柔轮结构都可以避免共振现象的发生。
【关键词】：谐波减速器 杯型柔轮 中空型柔轮 有限元分析 几何参数
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.43
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 引言12-13
• 1.2 课题研究的目的及意义13-14
• 1.3 谐波减速器的研究现状14-16
• 1.3.1 国外研究现状14-15
• 1.3.2 国内研究现状15-16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 第2章 谐波齿轮传动原理和柔轮形变特点18-37
• 2.1 谐波齿轮传动原理18-22
• 2.1.1 谐波齿轮减速器的基本结构和分类方法18-20
• 2.1.2 谐波齿轮传动原理20
• 2.1.3 谐波齿轮传动的特点20-21
• 2.1.4 谐波减速器常用的参数21-22
• 2.2 柔轮点的运动学22-24
• 2.2.1 初始变形后柔轮上点运动规律22-23
• 2.2.2 负载传动时柔轮上点运动规律23-24
• 2.3 柔轮的形变24-31
• 2.3.1 初始变形阶段柔轮的形变24-28
• 2.3.2 传动载荷引起的柔轮变形形状28-31
• 2.4 柔轮应力分析和强度计算31-36
• 2.4.1 柔轮应力分析31-35
• 2.4.2 柔轮强度的计算35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 杯型柔轮和中空型柔轮的有限元应力分析37-55
• 3.1 杯型柔轮和中空型柔轮的结构设计37-39
• 3.2 杯型柔轮和中空型柔轮实体模型的创建39-40
• 3.2.1 柔轮接触模型的简化39
• 3.2.2 柔轮实体的建立39-40
• 3.3 有限元法及ABAQUS软件的介绍40-43
• 3.3.1 有限元的基本原理40-41
• 3.3.2 有限元分析的主要步骤41-42
• 3.3.3 ABAQUS简介及分析步骤42-43
• 3.4 柔轮有限元分析43-50
• 3.4.1 建立接触模型43-44
• 3.4.2 定义柔轮材料属性和接触属性44-45
• 3.4.3 柔轮单元类型设置和划分网格45-46
• 3.4.4 分析步和边界条件的设置46-47
• 3.4.5 柔轮有限元分析结果47-50
• 3.5 负载应力变化50-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第4章几何参数对柔轮应力的影响及柔轮结构改良55-66
• 4.1 几何参数对柔轮应力的影响55-63
• 4.1.1 长径比对两种柔轮应力的影响55-58
• 4.1.2 齿圈长度对两种柔轮应力的影响58-60
• 4.1.3 壁厚对两种柔轮应力的影响60-63
• 4.2 中空型柔轮的改良设计63-65
• 4.3 本章小节65-66
• 第5章 柔轮的模态分析66-76
• 5.1 模态分析概述66-67
• 5.2 模态分析的应用67-68
• 5.3 模态分析计算方法68-71
• 5.3.1 子空间迭代法69
• 5.3.2 Lanczos法69-71
• 5.4 基于ABAQUS对杯型柔轮和中空型柔轮的模态分析71-72
• 5.4.1 定义模型71
• 5.4.2 定义模态分析步71
• 5.4.3 定义模型边界条件和载荷71-72
• 5.4.4 观察后处理结果72
• 5.5 两种柔轮模态分析结果72-75
• 5.6 本章小节75-76
• 结论76-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果80-81
• 致谢81-82

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