谐波齿轮传动中柔轮应力的有限元分析

发布时间：2020-03-18 07:28

【摘要】：谐波齿轮传动系统具有传动比大、体积小、重量轻、传动精度高、回差小等独特的优点，国外已将其成功地应用于航空航天、原子反应堆、高能加速器、雷达系统、机器人、军事、光学仪器以及通用机械等领域。虽然国内外学者对该领域诸多问题都进行过不同程度的研究，但许多问题至今还没有定论，有些规律没有被揭示。比较典型的如谐波齿轮传动中柔轮的强度计算和谐波齿轮传动精度分析等问题，仍有大量的基础性工作有待开展。因此，进一步深入研究谐波齿轮传动不仅具有重要的学术意义，还有着广泛的应用前景。本文主要针对柔轮强度及变形问题用有限元方法来进行研究。 本文首先阐述了谐波齿轮传动的基本原理及特点，通过经验公式分析了谐波齿轮传动中柔轮在空载和负载时的变形及受力状况，给出了柔轮强度的校核公式，为柔轮的研究提供理论基础。研究中认为柔轮的变形与厚度之比大于0.2，是几何大变形非线性问题。根据目前国内外谐波齿轮传动已取得的研究成果和存在的问题，运用弹性理论、非线性有限元分析方法和现代CAD／CAE技术，建立柔轮的三维实体有限元分析模型，对柔轮模型和波发生器模型在接触方式下进行有限元分析，研究柔轮应力场和位移场。编程计算了负载传动中柔轮齿上的受载分布，对负载传动中柔轮的应力和位移进行了分析。比较了柔轮在不同波发生器作用下的应力和位移分布，得出了柔轮几个危险截面上应力及位移的变化曲线，研究表明：凸轮及双圆盘波发生器与滚轮波发生器相比，更有利于提高柔轮的寿命及传动性能。 在建立的柔轮有限元分析模型的基础上，对柔轮多项几何结构参数进行计算，判断其对柔轮应力和位移大小及分布的影响，根据分析结论并综合考虑相关因素，给出各参数的推荐值，这对实际柔轮的设计有重要价值。计算了柔轮齿圈截面扭转角的分布，为谐波齿轮传动精度的研究提供了一些根据。并对杯底开孔柔轮及连续变厚度杯底柔轮进行了分析研究，研究得出：杯底开孔对柔轮强度不利，连续变厚度杯底有利于提高柔轮杯底处的强度。
【图文】：

‘由图4-6空载时柔轮的等效应力。这和文献【23】中的结论一致。同时这种波发生器属于定型波发生器，，能持柔轮的变形形状。今1理论计算应力与仿真计算应力对比表波波发生器类型型双滚轮轮四滚轮轮凸轮轮双理理论计算应力(MPa)))206.05222169.78333144.47888138.仿仿真计算应力(Mpa)))190.18444176.印666149.39888131.根据文献[l】14]柔轮的危险截面为齿圈部位、齿圈向杯底过度圆角凡截底固定处截面，在分析柔轮壳体的应力时我们主要分析这几个截面。为显示这几个截面上应力分布状况及变化趋势，我们用应力曲线图来表示

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【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH132.41

【引证文献】

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本文编号：2588425