谐波减速器的齿廓设计及动态特性分析.pdf

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1、硕士学位论文谐波减速器的齿廓设计及动态特性分析THETOOTHPROFILEDESIGNANDDYNAMICANALYSISOFHARMONICGEARDRIVE胡柯峰哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH132.43学校代码：10213国际图书分类号：621.833密级：公开工学硕士学位论文谐波减速器的齿廓设计及动态特性分析硕士研究生：胡柯峰导师：陈照波教授申请学位：工学硕士学科：机械设计及理论所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH132.43U.D.C:62

2、1.833DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHETOOTHPROFILEDESIGNANDDYNAMICANALYSISOFHARMONICGEARDRIVECandidate：HuKefengSupervisor：Prof.ChenZhaoboAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalDesignandTheoryAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringD

3、ateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要谐波减速器通过柔轮的弹性变形实现减速与动力传递的功能，它的结构小巧，但能实现很大的传动比，在航天机构、机器人等领域应用广泛。但柔轮的变形是一个空间问题，根据传统平面运动学理论设计的刚轮共轭齿廓可能会产生啮合干涉或啮合不足的情况。针对该问题，本文展开了如下研究：对谐波传动中的平面运动学进行了分析，结合包络理论，求得了刚轮齿廓。并在平面上对其啮合性能进行了一定的分析与验证。对柔轮进行

4、了接触有限元仿真。建立了包含柔性轴承的波发生器模型，使得仿真更接近实际，并对比了其与凸轮波发生器模型对仿真结果的影响。以柔轮上的最大应力为评价指标，设计正交试验，优选了柔轮齿形参数与结构参数。分析了柔轮的空间几何变形，研究了柔轮中性层曲线变形量随轴向变化的规律，提出了中性层曲线空间变形量的修正模型。结合包络理论，设计了刚轮的空间齿廓。对谐波传动时柔轮的位移、速度、应力、应变等动态特性进行了研究，验证了刚轮空间齿廓在传动时的优越性。同时对柔轮的疲劳寿命和固有特性进行了一定的研究。关键词：谐波传动；包络共轭；接触有限元仿真；空间齿廓；动态特性IA

5、bstractAbstractHarmonicdrivereducerrealizesdecelerationandpowertransmissionthroughelasticdeformationofflexiblewheel,Ithastheadvantagesofsmallsize,lightweight,simplestructureandlargetransmissionratio,Itiswidelyusedinspaceagencies,robotsandotherfields.However,thedeformationof

6、theflexsplineisaspaceproblem.Therigidwheelconjugatedtoothprofiledesignedaccordingtothetraditionalplanarkinematicstheory,maycausemeshingintermeshingorinsufficientmeshing.Inviewofthisproblem,thefollowingstudiesarecarriedoutinthispaper.Analyzetheplanekinematicsintheharmonicdri

7、veandobtainthetoothprofileoftherigidwheel.Theprocessofloadingtheanalogwavegeneratorintotheflexurewheelwassimulated.Awavegeneratormodelcontainingaflexiblebearingwasestablishedtomakethesimulationclosertoreality.Takingthemaximumstressontheflex-wheelastheevaluationindex,anortho

8、gonaltestwasdesignedtooptimizethetoothprofileparametersandstructuralparametersofth