封闭谐波齿轮柔轮能量熵分析和形状优化设计

发布时间：2020-12-04 19:16

　　本文应用薄壳几何非线形理论对柔轮壳体进行分析，在几何非线性力学模型的基础上引入熵的概念，应用能量法来寻求柔轮设计中的最佳解。本文从现有的非线性理论出发，针对封闭式谐波齿轮柔轮的壳体，作出了一些合理的简化，用解析方法推导了柔轮的应变能密度函数，应用极大能量熵原理推导出了柔轮最优几何形状的解析式，建立了求解柔轮最优几何形状的数学模型。将原有的线性力学模型转化为非线性的力学模型，再将极大能量熵的概念应用于柔轮壳体的强度分析中。鉴于柔轮体的对称性，在转化为非线性力学模型时做了必要的简化，将力学模型简化为梁。本文将求得的理论解与有限元软件计算分析的结果相比较，在此基础上得出柔轮的几何形状最优解的发展趋势，以使柔轮在受外载荷状态下主应力分布趋向合理，获得在不同参数状态下的最优几何形状。本文介绍了柔轮毛坯成形的热普旋、强旋新工艺方法。阐明了该成形方法对柔轮强度和加工制造成本的影响。为封闭谐波齿轮的理论分析、结构设计和工业化应用奠定了理论基础。 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
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英文摘要
第1章 绪论
    1.1 选题的意义
    1.2 谐波齿轮传动的应用前景
    1.3 当前相关领域国内外研究发展状态
    1.4 本课题研究的内容
第2章 基本原理
    2.1 谐波齿轮传动
        2.1.1 谐波齿轮传动装置的组成
        2.1.2 谐波齿轮传动的特点
    2.2 壳体的一般理论
    2.3 薄壳的几何非线性理论
    2.4 熵与极大能量熵原理
        2.4.1 熵的定义
        2.4.2 结构的信息熵及极大熵原理
        2.4.3 结构的信息熵函数为一凸集上的凸函数
    2.5 形状优化
    2.6 本章小结
第3章 封闭谐波齿轮减速装置结构设计与其柔轮的加工工艺
    3.1 封闭谐波齿轮传动装置及封闭谐波齿轮传动的特点
    3.2 封闭谐波齿轮传动装置毛坯的加工工艺
        3.2.1 热普旋--强旋工艺过程及设备参数
        3.2.2 旋压柔轮毛坯性能
    3.3 本章小结
第4章 柔轮的力学模型
    4.1 柔轮变形状态下的本构方程
    4.2 柔轮应变能及应变能密度函数
    4.3 柔轮简化后的力学模型
    4.4 柔轮简化后的力学模型的应变能函数
    4.5 本章小结
第5章 分析运用极大能量熵求解最优几何形状
    5.1 柔轮最优几何形状的数学模型
    5.2 求解最优集几何形状的方法
    5.3 边界条件的确定
        5.3.1 柔轮载荷边界条件的确定
        5.3.2 柔轮齿段边界条件的确定
        5.3.3 柔轮边界条件的确定
        5.3.4 计算能量熵密度及能量熵时所需的参数
    5.4 求解最优几何形状的步骤
    5.5 ANSYS步骤
    5.6 计算结果及分析
        5.6.1 第一组参数计算结果及分析
        5.6.2 第二组参数计算结果及分析
    5.7 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]谐波齿轮传动中柔轮载荷分布规律分析研究[J]. 姜世平,陈谌闻,宋延辉,聂绍珉,肖瑜.  燕山大学学报. 2001(01)
[2]封闭式谐波齿轮传动柔轮疲劳强度计算[J]. 林成新,王季康.  机械设计. 1999(10)
[3]结构优化设计的现状与进展[J]. 汪树玉,刘国华,包志仁.  基建优化. 1999(04)
[4]圆弧齿廓谐波齿轮传动齿形设计中的几个问题[J]. 辛洪兵.  机械传动. 1999(02)
[5]谐波传动技术及其研究动向[J]. 辛洪兵,谢金瑞,何惠阳,张作梅.  北京轻工业学院学报. 1999(01)
[6]结构信息熵与极大熵原理[J]. 陈建军,曹一波,段宝岩.  应用力学学报. 1998(04)
[7]齿轮修形的优化设计与试验研究[J]. 朱传敏,宋孔杰,田志仁.  机械工程学报. 1998(04)
[8]谐波齿轮传动单级传动比极限的研究[J]. 辛洪兵.  机械设计. 1998(01)
[9]基于极大熵思想的杆系结构拓扑优化设计研究[J]. 段宝岩,陈建军.  固体力学学报. 1997(04)
[10]系统和熵[J]. 阎长俊,王启家,初长庚.  沈阳建筑工程学院学报. 1997(02)



本文编号：2898108