谐波减速器建模及其柔轮应力分析

发布时间：2017-05-18 06:12

  本文关键词：谐波减速器建模及其柔轮应力分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：谐波齿轮传动机构是具有柔性结构的特殊齿轮传动机构，与其他的齿轮传动机构相比其结构比较特殊，体积小且同时啮合的齿数多，，承载能力较高，而且传动精度高，所以在现代化工业中广泛使用。另外谐波齿轮有一个非常独特的优点就是可以在密闭空间的工况下传递运动与力，这使它能在高真空、高温高压以及高辐射的恶劣环境中工作。经过半个世纪的发展，谐波齿轮传动技术已经被推广到了航天航空、国防军事以及民用工业当中，其在人类工业发展中扮演了重要的角色。在谐波齿轮传动中柔轮会发生弹性形变，且工作中其几何与力学模型是非常复杂的，特别是其应变规律与应力分布的情况对整个传动的影响非常大。以此对谐波减速器的建模研究以及柔轮应力应变分析是非常有必要的。 针对以上所述本文从以下几个方面进行了研究，并获得了相对满意的结果。 1)以弹性力学和材料力学为理论基础，根据谐波传动系统的传动理论，研究了谐波减速器啮合传动中的参数选取原则，并对谐波减速器的三大组件，波发生器，柔轮和刚轮进行了结构设计。 2)在CAXA电子图版和Pro/E软件中对谐波三大组件进行三维建模，使模型能顺利导入到ANSYS Workbench有限元软件中，减小阵列时的累积误差，提高了模型的精度。 3)在ANSYS Workbench中模拟谐波减速器的在空载和负载下的真实工况，研究柔轮的应力应变情况，并对不同壁厚的柔轮进行有限元分析，总结出其应力变化规律，并试分析其理论依据。 4)模拟谐波齿轮传动的变刚度特性，验证出其迟滞非线性，为谐波齿轮的轻便设计提供依据。
【关键词】：谐波减速器 柔轮 建模 应力应变 变刚度
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.46
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及其意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.3 课题来源以及本文研究内容14-16
• 1.3.1 课题来源14
• 1.3.2 本文主要研究内容和创新点14-16
• 第二章 谐波齿轮传动的基本理论16-25
• 2.1 谐波齿轮传动的特点、基本原理及其应用16-19
• 2.1.1 谐波齿轮传动的组成与传动原理16-17
• 2.1.2 谐波齿轮传动的特点及其应用17-19
• 2.2 柔轮的应变分析19-22
• 2.2.1 柔轮按 w = w0cos2 规律的变形形状位移方程19-20
• 2.2.2 四力作用下的变形形状位移方程20-22
• 2.3 柔轮的应力分析22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 谐波减速器模型建立25-44
• 3.1 谐波减速器的设计计算25-31
• 3.1.1 柔轮参数设计25-29
• 3.1.2 波发生器和刚轮的参数设计29-31
• 3.2 谐波齿轮传动失效形式和校核31-37
• 3.2.1 谐波减速器的主要失效形式31-32
• 3.2.2 柔轮的校核32-37
• 3.3 三维实体模型的建立37-42
• 3.3.1 Pro/ENGINEER 软件简介37
• 3.3.2 柔轮的三维模型建立37-42
• 3.4 模型的修改42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 柔轮的有限模型建立与应力应变分析44-57
• 4.1 柔轮有限元模型的建立44-49
• 4.1.1 有限单元法简介44-45
• 4.1.2 材料参数选择45-46
• 4.1.3 接触对的设定46-48
• 4.1.4 网格化48-49
• 4.1.5 约束与加载49
• 4.2 柔轮的有限元分析49-56
• 4.2.1 空载下的柔轮应力应变分析50-51
• 4.2.2 不同载荷下柔轮的应力应变分析51-54
• 4.2.3 不同壁厚的柔轮在不同载荷下应力应变分析54-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 谐波齿轮传动刚度特性模拟57-63
• 5.1 谐波齿轮传动的刚度特性57-59
• 5.2 变刚度特性的模拟59-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 主要研究结论63-64
• 6.2 论文展望64-65
• 参考文献65-69
• 附录69-70
• 攻读学位期间参加项目69
• 攻读学位期间发表的学术论文69-70
• 致谢70

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4 何惠阳;辛洪兵;张承嘉;谢金瑞;;四齿差谐波齿轮传动啮合性能的研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

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