谐波传动杯形柔轮表面摩擦学设计研究

发布时间：2017-05-26 12:12

  本文关键词：谐波传动杯形柔轮表面摩擦学设计研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：谐波传动凭借其体积小、传动比大、运动精度高、噪声小、同轴性好等优点，在航空航天、精密医疗器械、机器人等领域中得到广泛的应用。一般来讲，柔轮疲劳断裂为谐波传动的主要失效形式，但应用于特殊环境下的谐波传动，摩擦磨损成为主要的失效形式。要保证谐波传动高效率、高精度地运行，需要对其中的摩擦学问题进行系统的分析研究。 本文以含有杯形柔轮的XB1型谐波齿轮减速器为研究对象，通过轮齿啮合干涉理论分析了轮齿干涉情况，并得到轮齿间侧隙的的分布规律。分析了刚轮固定波发生器输入柔轮输出时，柔轮轮齿的运动规律以及柔轮内壁与柔性轴承外圈间的滑动。 研究了杯形柔轮的疲劳强度和齿面磨损；分析了谐波齿轮传动同时参与啮合的齿对数和轮齿间的载荷分布规律；建立了考虑柔性轴承径向游隙的余弦凸轮简化模型，通过有限元分析软件ANSYS获得了波发生器装配下的杯形柔轮在空载和负载情况下的应力、变形分布，并分析了不同负载、柔轮壁厚时柔轮、筒体以及轮齿的应力、变形分布规律。 对柔轮材料试样表面进行DLC润滑改性。设计并加工可以检测试样在摩擦磨损试验中变形的夹具，利用UMT系列多功能摩擦磨损测试仪对柔轮与刚轮、柔轮与波发生器分别进行销盘、球盘配副摩擦磨损试验，研究柔轮材料表面DLC膜在大气中不同载荷、速度、基体厚度、表面粗糙度以及润滑方式下的摩擦磨损性能，并分析了以上工况条件对DLC膜摩擦磨损的影响规律，获得了不同条件下磨损机制的转变规律以及DLC膜润滑的载荷、速度边界，并在此基础上，分析了谐波传动的效率。
【关键词】：谐波传动 杯形柔轮 摩擦学设计 DLC膜
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.43
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题来源及研究目的和意义8
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 研究目的和意义8
• 1.2 谐波传动摩擦与润滑的研究现状8-13
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-13
• 1.3 柔轮表面摩擦学设计研究现状13-14
• 1.3.1 摩擦学设计简介13
• 1.3.2 DLC 膜摩擦磨损性能的研究现状13-14
• 1.4 本课题主要研究的内容14-16
• 第2章 谐波传动柔轮运动学分析16-31
• 2.1 引言16
• 2.2 谐波齿轮传动的结构特征16-18
• 2.3 柔轮变形与轮齿啮合分析18-26
• 2.3.1 凸轮波发生器作用下的柔轮变形曲线18-19
• 2.3.2 齿形及主要啮合参数的分析19-20
• 2.3.3 谐波齿轮传动轮齿啮合干涉分析20-26
• 2.4 柔轮运动学分析26-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 柔轮应力状态分析31-44
• 3.1 引言31
• 3.2 谐波齿轮传动啮合齿对数分析31
• 3.3 谐波齿轮传动柔轮承载能力分析31-38
• 3.3.1 轮齿间的载荷分布规律31-34
• 3.3.2 柔轮的疲劳强度分析34-37
• 3.3.3 齿面耐磨分析37-38
• 3.4 柔轮有限元分析38-43
• 3.4.1 有限元模型的建立38-39
• 3.4.2 接触、约束和载荷的定义39-40
• 3.4.3 柔轮应力分析40-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 柔轮摩擦磨损试验及传动效率分析44-65
• 4.1 引言44-45
• 4.2 柔轮配副基体材料摩擦磨损特性分析45-47
• 4.3 摩擦体系临界状态的确定47-48
• 4.4 柔轮表面润滑改性及摩擦性能试验48-62
• 4.4.1 DLC 膜的制备48-49
• 4.4.2 表面粗糙度对 DLC 膜膜基结合力的影响49-50
• 4.4.3 载荷对摩擦磨损性能的影响50-53
• 4.4.4 滑动速度对摩擦磨损性能的影响53-56
• 4.4.5 试样变形对摩擦磨损性能的影响56-58
• 4.4.6 表面粗糙度对摩擦磨损性能的影响58-60
• 4.4.7 润滑油和润滑脂对摩擦磨损性能的影响60-62
• 4.5 谐波齿轮传动效率分析62-63
• 4.6 本章小结63-65
• 结论65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72

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