基于不同波發(fā)生器的柔輪強(qiáng)度有限元分析.pdf

1、諧波齒輪傳動(dòng)是基于柔輪的彈性變形來傳遞運(yùn)動(dòng)或者動(dòng)力的。在周期運(yùn)動(dòng)中，柔輪極易出現(xiàn)疲勞破壞，因而對(duì)諧波齒輪傳動(dòng)的研究工作就主要集中在了對(duì)柔輪疲勞強(qiáng)度的研究上。 本文針對(duì)傳統(tǒng)的柔輪強(qiáng)度分析中存在的問題，結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的研究成果，在引入有限元接觸分析的基礎(chǔ)上，從波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)形式入手，分析了柔輪的應(yīng)力和變形。對(duì)此本文做了以下工作并取得了相應(yīng)的成果： (1)在彈性理論的支持下，討論了諧波齒輪傳動(dòng)中主要嚙合參數(shù)的選取原則和相關(guān)理論

2、和它的主要部件柔輪和波發(fā)生器(凸輪波發(fā)生器和雙圓盤波發(fā)生器)的幾何設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題；討論了基于四力模型的柔輪的應(yīng)力分布和變形特點(diǎn)，以及原始曲線和凸輪廓線的求解方法，從理論上掌握了柔輪的力學(xué)特性，為進(jìn)一步分析提供了理論支持。 (2)針對(duì)柔輪在波發(fā)生器作用下，其最大徑向變形與厚度比大于O.2，是一個(gè)大變形問題，采用了大變形的接觸有限元分析，保證了有限元模型與實(shí)際受載的一致性。針對(duì)柔輪實(shí)際受載的復(fù)雜性，本文對(duì)柔輪有限元模型作了獨(dú)創(chuàng)性

3、的簡(jiǎn)化，包括對(duì)稱簡(jiǎn)化、邊界簡(jiǎn)化和輪齒簡(jiǎn)化，既避免了不必要的細(xì)節(jié)分析，又彌補(bǔ)了理論分析的不足，并獲得了理想的效果。闡述了在Ansys平臺(tái)下建立有限元求解模型時(shí)要考慮的諸多問題，建立了柔輪與凸輪波發(fā)生器配合，柔輪與雙圓盤波發(fā)生器配合下的有限元求解模型。 (3)分析了柔輪在凸輪波發(fā)生器和雙圓盤波發(fā)生器作用下的應(yīng)力分布和變形特征，取得了比理論計(jì)算更接近真實(shí)情況的應(yīng)力數(shù)據(jù)和變形數(shù)據(jù)；通過各截面應(yīng)力的比較，找出了柔輪的危險(xiǎn)截面，得出了危險(xiǎn)截

4、面分布在遠(yuǎn)離前端面的截面的齒槽上的結(jié)論，找到了危險(xiǎn)截面與波發(fā)生器安裝位置的關(guān)系；提出了采用大的齒根過渡圓半徑來減小齒根應(yīng)力集中，表面強(qiáng)化處理來提高柔輪的疲勞強(qiáng)度，適當(dāng)加長(zhǎng)簡(jiǎn)體長(zhǎng)度來減小邊界效應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)截面應(yīng)力的影響等辦法來提高柔輪的疲勞壽命。 (4)比較了兩種波發(fā)生器作用下柔輪的應(yīng)力分布，掌握了兩種波發(fā)生器作用下架輪應(yīng)力分布的不同特點(diǎn)，得出凸輪波發(fā)生器作用下應(yīng)力分布變化平滑，但是值較人，而雙圓盤波發(fā)生器下柔輪應(yīng)力分布跳變大，但是值