基于ANSYS的谐波齿轮减速器疲劳寿命仿真分析.pdf

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1、液压气动与密封／2012年第8期基于ANSYS的谐波齿轮减速器疲劳寿命仿真分析张超，王少萍，邵靖宇(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)摘要：谐波齿轮减速器是一种新型机械传动机构，其寿命评估越来越受到人们的重视。谐波齿轮减速器的最主要的故障模式是柔轮的疲劳断裂，故该文采用三维实体建模和有限元分析的方法，首先对柔轮进行实体建模，分析其受力情况，并根据相关的理论对实体模型进行简化．在ANSYS软件中利用有限元方法进行静力结构分析，并在此基础上引入疲劳分析模块进行疲劳寿命估计。计算结果表明该方法能够对谐波齿轮减速器进行较为有效的寿命估计。关键词

2、：谐波齿轮减速器；疲劳分析；有限元；ANSYS中图分类号：TH132．46文献标识码：A文章编号：1008—0813(2012)O8—0072—03SimulationAnalysisofHarmonicGearReducerFatigueLifeBasedonAnsysZHANGChao，WANGShao-ping，SHA0Jing-yu(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Harmonicgearred

3、ucerisanovelkindoftranmissionmechanism，andatpresentmoreandmorepeoplefocusonitslifeestimation．Asthemajorfaultmechanismofharmonicgearreduceristhefatiguefractureofflexspline，inthisworkthreedimensionsolidmodelingmethodandfiniteelementanalysismethodaleusedtocomplementthefatiguelifeestimat

4、ionofflexspline．Firstly，solidmodelingofflexsplineisbuihanditsforceconditionisanalyzed．Thesolidmodelofflexsplineissimplifiedaccordingtorelevanttheorytoreducethecomputation．StaticstructuralanalysisiscarriedoutinANSYSsoftwareandfatigueanalysismoduleisintroducedtoperfoemfatiguelifeestima

5、tion．Resultsshowthatthismethodcanperformlifeestimationofharmonicgearreducerefectively．Keywords：harmonicgearreducer；fatigueanalysis；finiteelement；ANSYS0引言研究一直是谐波齿轮传动研究的重心。目前国内外仍然没有形成统一的柔轮疲劳强度计谐波传动是20世纪50年代后期产生的一种新型算方法及疲劳寿命评估方法。2O世纪7O年代，前苏联机械传动方式。由于其具有传动比大、体积小、重量轻、的学者基于柔轮弯曲疲劳破坏准则以及柔轮齿面

6、的磨同时啮合齿对数多、传动效率高等优点，广泛应用于航损失效准则，提出了柔轮疲劳强度计算及校核公式[3,41，天、机器人、高能加速器等领域中【”。由于其特定的应用随后又有学者采用实验法对柔轮壳体中的应力分布进场合，谐波传动的失效将导致较大的经济损失甚至威行测量和分析圜。公式法基于诸多假设，因而分析结果胁人员的生命安全，因此对谐波齿轮可靠性及寿命评不够精确。而实验法无法得到柔轮整体的应力及位移估的研究越来越受到人们的重视。与常规齿轮不同，谐分布。但其结果可以对理论推导出的相关公式加以修波齿轮减速器由波发生器、柔性轴承、柔轮及刚轮组正．提高计算结果的精度。成。使用实践

7、和实验研究表明，谐波齿轮传动的失效，随着计算机及数值分析方法的发展，基于有限元主要有柔轮的疲劳断裂、齿面磨损、轮齿或波发生器产分析的方法已经成为一种重要的研究方法。已经有诸生滑移等形式．其中柔轮的疲劳断裂是最主要、最常见多学者利用有限元方法进行了谐波齿轮传动中柔轮的的一种失效形式翻。因此柔轮的疲劳强度及疲劳寿命的疲劳强度分析【l一。对常规齿轮的疲劳寿命的仿真分析，目前主要有协同仿真分析方法，即利用三维建模软基金项目：国家“863”高科技资助项目f2009AA04Z412)；国家自然科学基件对齿轮进行精确建模，将齿数、模数、齿宽、齿顶高系金(51175014)数等

8、参数化，导入ADAMS软