谐波减速器柔轮力学特性分析

《谐波减速器柔轮力学特性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、谐波减速器柔轮力学特性分析重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：解恒鹏指导教师：王家序教授学位类别：工程硕士（机械工程领域）重庆大学机械工程学院二O一五年五月TheMechanicalCharacteristicsAnalysisofHarmonicReducer’sFlexsplineAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByXie.Hengpeng

2、SupervisedbyProf.WangJiaxuSpecialty:ME(MechanicalEngineeringField)CollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要谐波减速器是一种利用可控变形的柔性构件产生的变形波进行运动或动力传递的新型传动装置，由于其具有其他传动装置所难以达到的特殊性能，因此在航天装备和机器人领域得到越来越广泛的应用。但是，工程实践表明，谐波减速器平均无故障工作的

3、时间较短，其最突出的问题是柔轮的可靠性、使用寿命不理想，输出端扭转刚度不足。作为谐波减速器主要构件的柔轮是一个薄壁壳体，受波发生器和外部负载的双重作用，在循环弹性变形的状态下工作，既承受弯曲应力，又承受扭转应力，很容易发生疲劳失效。因此，对谐波减速器的柔轮进行力学特性方面的分析有着重要的意义。本文以谐波减速器的柔轮为主要研究对象，完成了下列工作：①介绍了谐波减速器的工作原理、传动特点及应用领域，对柔轮在波发生器作用下的变形、应力和疲劳强度进行了理论计算。②根据课题要求，设计了一种传动比为100的谐波减速器，利

4、用有限元分析软件ANSYSWorkbench建立了柔轮——波发生器有限元非线性接触模型，分析了柔轮在波发生器作用下的变形规律和应力分布，结果表明柔轮齿圈与光滑筒体连接处和光滑筒体与筒体底部过渡处为柔轮的应力危险区域。③分析了柔轮在不同长径比和不同壁厚参数下的变形规律和应力分布。然后对柔轮应力危险区域进行结构参数调整和优化设计，建立了有限元非线性接触模型，重点分析了柔轮的应力分布情况，结果表明经过对结构参数的优化设计，柔轮应力危险区域的应力分布得到明显改善。④首先对两种不同结构参数的谐波减速器柔轮进行了扭转刚度

5、有限元分析，得到了柔轮的扭转刚度，然后设计并搭建了一套谐波减速器扭转刚度测试系统，通过对测试数据的分析得到了它们的扭转刚度。测试结果表明经过结构参数优化的机型一的扭转刚度比未经结构参数优化的机型二扭转刚度要高得多，同时通过对照有限元分析的结果，两者得到的谐波减速器的扭转刚度呈现出一致性，表明了结构参数的优化有利于提高谐波减速器的扭转刚度。关键词：谐波减速器，柔轮，力学特性，有限元分析，扭转刚度I英文摘要ABSTRACTHarmonicReducerisanewtypeofgearingtransmission

6、whichusingelasticdeformationwavegeneratedbyflexiblethin-wallcomponentstotransmitpower.Comparedtotraditionalgearingtransmission,itisakindofgearingtransmissionwithsmallervolume,lighterquality,highertransmissionratioandtransmissionaccuracy.Therefore,itisapplie

7、dmoreandmoreextensivelyinthefieldofspacemechanismandindustrialrobots.However,engineeringpracticeindicatesthatharmonicreducer’saveragetrouble-freeworkingtimeisshorter,themostprominentproblemisthatitsflexspline’sreliabilityandservicelifeisnotideal,theoutputri

8、gidityofthewholemachineisstiffness.Asthemaincomponentofharmonicreducer,flexsplineisathin-shellanditwillsufferalternatingbendingstressaswellastorsionalstressundertheworkingstateofrepeatedelasticdeformat