谐波减速器柔轮力学特性及疲劳寿命分析

发布时间：2025-02-09 11:02

　　谐波减速器是一种柔性构件,在波发生器的作用下产生可控性变形波来传递运动和动力的传动装置,具有减速比大,精度高,体积小,传动平稳等优点。在实践应用中,柔轮作为谐波减速器的核心构件,在工作过程中承受周期性交变应力,容易发生疲劳失效,造成损坏。因此,对柔轮进行力学特性和疲劳寿命的分析具有重要意义。论文依据谐波减速器相关理论和运动关系,建立了谐波减速器三维模型,对柔轮筒体进行了力学分析和疲劳强度分析;基于有限元分析技术研究了柔轮在空载和负载状态下的应力应变变化规律,分别在齿圈前端、齿圈后端、柔轮筒底处定义三条路径,提取应力样本数据点,对比柔轮在空载和负载状态下应力分布状态,发现在波发生器长轴附近区域,柔轮应力值最大;利用ANSYS对柔轮进行模态分析,得出柔轮的振动频率和模态振型,结果表明柔轮在工作过程中不会发生共振现象;研究了柔轮筒长、壁厚、径向变形量、齿圈宽度四因素对柔轮应力应变的影响规律,以齿圈后端,柔轮筒底处应力分布状态为评价指标,并根据分析结果设计了正交实验,利用极差分析法处理正交实验结果,得出了柔轮结构最优组合参数,并进一步得出了四个单因素对柔轮应力的影响次序,通过有限元分析结果对比可...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 柔轮应力应变的研究现状
        1.2.2 结构参数的研究现状
        1.2.3 疲劳寿命分析研究现状
    1.3 主要研究内容
2 谐波减速器的传动原理及力学分析
    2.1 谐波减速器的组成
    2.2 谐波减速器工作原理
        2.2.1 谐波减速器传动原理
        2.2.2 谐波减速器运动学原理
    2.3 谐波减速器的结构尺寸
        2.3.1 柔轮结构尺寸
        2.3.2 钢轮结构尺寸
        2.3.3 波发生器结构尺寸
    2.4 柔轮结构力学分析
        2.4.1 柔轮筒体处受力分析
        2.4.2 柔轮疲劳强度分析
    2.5 本章小结
3 谐波减速器柔轮有限元分析
    3.1 柔轮模型问题的近似处理
    3.2 柔轮有限元模型建立
        3.2.1 柔轮材料与网格划分
        3.2.2 接触类型设置
        3.2.3 载荷设定与自由度约束
    3.3 空载情况下柔轮有限元分析
    3.4 负载状态下柔轮有限元分析
    3.5 模态分析
        3.5.1 模态分析理论
        3.5.2 柔轮模态分析结果
    3.6 本章小结
4 关键参数对柔轮力学特性的影响及正交实验分析
    4.1 单因素参数对柔轮力学特性的影响
        4.1.1 不同筒长对柔轮应力的影响规律
        4.1.2 不同径向变形量对柔轮应力的影响规律
        4.1.3 不同壁厚对柔轮应力的影响规律
        4.1.4 不同齿圈宽度对柔轮应力的影响规律
    4.2 基于正交实验的多因素仿真结果分析
        4.2.1 正交实验设计
        4.2.2 正交实验结果分析
    4.3 本章小结
5 柔轮的疲劳寿命分析
    5.1 疲劳寿命分析理论
        5.1.1 疲劳累计损伤理论
        5.1.2 等寿命曲线
        5.1.3 材料的S-N曲线
    5.2 疲劳寿命分析结果对比
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：4032122