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谐波齿轮传动柔轮变形特性研究

谐波减速器是一种结构紧凑、传动效率高的精密减速传动装置,在航空航天领域中得到广泛应用。谐波减速器传动过程中存在柔轮弹性变形、波发生器的激励效应以及柔轮、刚轮非线性啮合接触等问题,严重影响了减速器的动力学性能和传动精度。目前,谐波传动过程中柔轮变形、非线性啮合接触等方面的研究还不完善。为此,本文采用有限元方法分析了柔轮的变形特性,设计了一种柔轮径向变形测试装置监测柔轮的变形量,证明了柔轮径向变形对谐波传动影响较大。(1)研究影响谐波传动过程中传动精度的关键因素。谐波传动过程中,结构柔性会影响谐波齿轮传动的每一环节,而柔轮是谐波减速器中柔性变形最大的部件,所以柔轮的变形特性对谐波齿轮的传动精度至关重要。本文从理论角度分析了柔轮的变形机理以及疲劳特性。(2)采用ANSYS Workbench软件对柔轮模型进行有限元仿真分析,研究柔轮在初始装配情况下的变形规律和应力分布特性。详细分析了不同材料对柔轮动态特性的影响,并进行了柔轮模态分析,  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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谐波传动柔轮结构参数优化与整机动态仿真

柔轮作为谐波传动中的关键部件,其疲劳强度大小、轮齿啮合性能直接影响谐波传动的使用寿命与承载能力,因此选择合理的柔轮结构参数非常重要。本文以D120谐波传动为研究对象,基于有限元方法分析柔轮的应力与弹性变形,并通过对柔轮杯体及齿形参数的优化,改善了传动性能。本文在对谐波传动原理研究的基础上,首先采用壳体单元建立参数化柔轮接触分析模型,通过求解空负载情况下柔轮的应力场与弹性变形,确定柔轮容易发生疲劳破坏的位置。其次,将壳体有限元接触分析模型与正交试验法相结合,运用批处理方式进行求解,分析柔轮杯体各结构参数对最大应力的影响。以此为依据,把柔轮应力最小作为目标函数,采用零阶方法优化得到最佳柔轮杯体参数。然后,基于谐波齿轮传动运动几何学,推导出共轭齿廓计算模型,为后续的齿形优化奠定了基础。同时,根据柔轮弹性变形的空间分布,对轮齿运动的接触状态进行了分析,所得接触线分布在后续仿真中得到验证。最后,建立谐波传动实体参数化有限元模型,结合谐波传...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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超磁致伸缩谐波电机柔轮变形与空间齿廓研究

近年来科学技术突飞猛进的发展,尤其是航天技术及机电一体化技术对谐波传动装置提出越来越高的要求。目前,普通谐波传动常用的运动传递模式一般是电机→减速器→执行机构,各个构件相互独立,轴向尺寸偏大,空间占用较多。因此研究开发一种集驱动与谐波传动于一体的动力单元,对传动系统的微小型化意义重大,关键是采用何种适宜的机电能量转换耦合媒介。近些年来国内外研究人员针对稀土超磁致伸缩材料(GMM)的研究成果及其工程实践经验为本文的研究提供借鉴经验,我们提出一种超磁致伸缩谐波电机方案,它是基于谐波齿轮传动原理结合超磁致伸缩材料的磁致伸缩性能,以谐波齿轮传动的方式输出力与力矩,使谐波传动的特性发生本质改变,形成全新的结构紧凑、惯量低、响应快、分辨率高的动力单元。为了从根本上实现超磁致伸缩谐波电机传递力与力矩的功能,本文对该传动装置的柔轮变形及其空间齿廓进行了研究,具体研究内容如下:(1)超磁致伸缩谐波装置啮合特性的研究。在传统运动学模型基础之上,针对...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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谐波传动杯形柔轮表面摩擦学设计研究

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...  (本文共72页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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齿啮式输出谐波传动柔轮变形函数与齿形研究

本文在国家自然科学基金项目(No.50975038)的资助下,在课题组谐波传动多年研究基础之上,建立了齿啮式输出谐波传动运动学模型,并进行了运动学仿真。利用ABAQUS有限元分析软件进行了实体仿真,提取了柔轮在负载作用下中性层节点的位移及其规律,选用傅立叶函数拟合了负载变形函数,以此为基础对渐开线齿廓的共轭齿形进行了修正,并提出一种新型齿廓。首先,基于空载波发生器作用下的环形柔轮变形函数,以齿啮式输出谐波传动为研究对象,建立了谐波传动运动学模型。以传动比120环形柔轮谐波传动为例,给定柔轮齿廓为渐开线齿廓,利用柔轮理论空载变形函数和谐波传动啮合基本方程,得到共轭区间对应的波发生器转角及共轭刚轮齿廓;编制MATLAB程序,实现了齿啮式输出谐波传动的运动学仿真并通过干涉校验确定了齿顶参数。基于ABAQUS软件,开发出环形柔轮谐波传动有限元模型,并运用ABAQUS中的通用分析模块ABAQUS/Standard对谐波传动进行实体装配仿真...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京理工大学
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内啮输出环形重载精密谐波传动承载与失效的研究

在航天特殊工况下,要求伺服传动系统具有小型化、轻量化、承载能力极大化的特点,普通商业化的产品难以满足指标要求,传统的谐波传动设计都是基于假设性力学模型和经验公式,尤其对于重载精密谐波传动的设计尚缺乏理论支撑和试验验证。本文以内啮输出重载环形谐波齿轮为研究对象,充分考虑航天工况的特殊性,重点对其力学性能、承载能力及失效进行了理论研究,旨在为设计满足航天需求的新产品提供必要的理论依据。文中首先在以往研究和航天工况下谐波传动承载特性基础上,分析得出谐波传动中薄弱环节柔轮的应力与变形直接影响系统的承载能力。应用一般设计理论对柔轮进行设计,借助Abaqus有限元工具对其进行装配体应力与变形仿真分析,分析结果表明,柔轮主要截面的应力与变形和理论值存在差异,通过对差异的研究发现有限元计算更能揭示柔轮真实的应力和变形规律。进而通过改变柔轮长径比、壁厚、输入齿宽、输出齿宽等结构参数,得到了结构参数对环形谐波传动空载下应力与变形的影响规律。根据航天...  (本文共73页) 本文目录 | 阅读全文>>