基于ANSYS的谐波减速器杯型柔轮应力分析与参数优化.pdf

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1、第4期机械设计与制造■ttl-2012年4月MachineryDesign&Manufacture59计算机应用。●量●量，文章编号：1001—3997(2012)04—0059—03基于ANSYS的谐波减速器杯型柔轮应力分析与参数优化邓娟杨荣松郑香关高兴旺(四川大学制造科学与工程学院，成都610065)Stressanalysisandparameteroptimizationofcolumn-shapedflexsplineinharmonicdrivebasedonANSYSDENGJuan，YANGRong-song，ZHENGXiang—mei，GA

2、OXing-wang(SchoolofManufacturingSci．&Eng，SichuanUniversity，Chengdu610065，China)【摘要】谐波齿轮的主要失效形式是柔轮的破坏，所以对柔轮的强度研究是谐波齿轮传动的重要课题。本文通过对柔轮应力的理论分析，得出柔轮厚径比和筒体长度是柔轮强度的主要影响因数。进而结合实例在Pro／E中建立包含轮齿的柔轮的精确三维实体模型，导入到ANSYS中进行应力分析，得到柔轮厚径比和筒体长度对柔轮应力的影响规律，然后在此基础上对柔轮的参数进行了改进。最后利用Matlab按最小二乘原理对得到的试验数据进行曲线

3、拟合，证明了理论计算的正确性。关键词：谐波传动；柔轮；有限元法；强度分析；曲线拟合【Abstract】Themajorfailuremodeofharmonicgearisflexspline’sdamage，SOtheresearchforflexs-pline’SintensityofharmonicgearisanimportantsMbject．Itthroughanalyzingthestressofflexsplineintheo-ry，aconclusionismodethatthickness-to-diameterratioandbarrel

4、lengthLarethemainfactorsofaffectingtheflexspline’Sintensity．Andthenanaccurate3-Dsolidmodelcontainingflexsplineofgeartoothisestab—lishedinPro／Ecombiningwithexamples，andisinductedtoANSYStocarryoutstressanalysis，afierwardstheimpactruleofthickness-to-diameterratioandbarrellengthonflexsp

5、line’sstressisobtained，basedonwhichtheflexspline’Sparametersaremodified．Finally，curyefittingofexperimentaldataismodeusingtheMatlabaccordingtotheleastsquareprincipletoprovethecorrectnessoftheoreticalcalculatio．Keywords：Harmonicdrive；Flexspline；Finiteelementanalysis；Stressanalysis；Cur

6、Vefitting中图分类号：TH16，TH132．46文献标识码：A柔轮应力的理论分析，找到了影响柔轮应力大小的两个参数，在l引言此基础上改变这两个参数，分析得到了其对柔轮应力的影响规谐波齿轮传动是依靠波发生器迫使挠性构件(柔轮)变形所产生的连续移动着的变形波来实现运动或动力的传递，具有传动律，从而对柔轮结构进行了优化，然后对试验数据进行了曲线拟合，验证了理论计算的正确性。比大，结构紧凑，效率高，运动精度高等优点，所以在航空，通讯，常规武器，通用机械和机器人等方面具有广泛的应用。谐波齿2柔轮的强度分析轮的主要失效形式是柔轮的破坏，所以对柔轮的强度研究是谐波根

7、据圆柱壳体的半无矩理论，得柔轮齿轮传动的重要课题。由于柔轮齿圈存在结构上的非线性(带有圆周方向的弯曲应力为：：±[Eh／2r2](却‘+)(1)纵向加强筋一轮齿)和变形上的几何非线性现象，所以一直以来这剪切应力为：Tx=±[Eh／(2r)]／(却)(2)是无法获得柔轮在波发生器作用下产生的应力与应变精确解的波发生器采用标准椭圆凸轮波发生器，这种波发生器可以主要原因131。但随着计算机和数值计算方法的发展，人们开始采用使柔轮与钢轮的啮合达到理想状态，运转平稳，精度高，效率也较有限元工具对柔轮的强度问题进行研究。高，而且由于柔轮内的应力分布状态得到改善，因而承载能

8、力高。在柔轮的有限元模型建立上，以往普