双波谐波齿轮中柔轮变形波的波形分析

本文简述了谐波齿轮传动的工作原理,分析了双波谐波齿轮中柔轮任一点的径向变形△随转角的变化规律,给出了二者的函数关系表达式,借助计算机作为工具作出了二者的关系曲线。

谐波传动柔轮变形测量误差分析与补偿

波发生器安装误差是柔轮变形测量中较为常见的误差来源之一,安装误差的存在使得柔轮变形与转动角度之间的函数关系产生较大偏差。为解决波发生器中心与回转中心的安装误差问题,本文对柔轮测量误差进行分析,并提出柔轮径向变形误差补偿方法。首先,基于坐标变化原理建立了偏心误差表征数学模型,获得安装偏心量、波发生器实际结构参数;其次,基于波发生器偏心径向变形函数构建了柔轮径向变形误差修正模型,对安装偏心工况下柔轮实际径向变形函数进行修正补偿。实验结果表明:在安装误差影响下柔轮变形函数峰谷偏差达0.134 mm,与理论相差较大;通过本文方法进行修正补偿后,误差在0.012 mm左右,且柔轮径向变形结果与理论变化趋势基本一致。该方法能够有效提高柔轮径向变形测量精度,为优化谐波减速器的齿廓参数奠定实验与理论基础。

微型谐波齿轮传动未变形柔轮应力和位移有限元分析

柔轮是谐波齿轮传动中的关键构件,在工作的过程中柔轮会发生弹性变形,所以对柔轮承载能力的研究和对其各种强度的校核是非常必要的。如果柔轮的承载能力没有达到相关的工作要求或达不到其工作的各种强度条件,将会影响整机的正常工作。因此对微型谐波齿轮传动中的柔轮进行各种强度校核对保证整机的正常工作更为重要。在完成微型谐波齿轮减速器主要参数的设计和未变形柔轮的三维实体建模的基础上,用ANSYS对未变形柔轮进行有限元分析,以对其进行强度校核。由于未变形柔轮在结构上是关于轴对称的,因此只需计算其结构的四分之一。

考虑磨损与变形的谐波齿轮精度可靠性分析与优化设计

针对谐波齿轮减速器中存在的磨损和变形因素导致减速器传动精度低、可靠性差等问题,建立考虑磨损与变形的谐波齿轮减速器传动误差模型,并进行精度可靠性分析与优化设计。通过分析传动误差的影响因素建立了传动误差模型;基于磨损经验模型和试验数据,应用贝叶斯修正方法建立动态磨损模型,同时根据试验数据和高斯过程回归建立柔轮变形模型;综合获得的传动误差模型、磨损模型和柔轮变形模型建立谐波齿轮精度可靠性模型,并应用基于拉丁超立方抽样的Kriging代理模型和蒙特卡洛法求解某谐波齿轮减速器传动精度可靠度。最后采用序列二次规划法对谐波齿轮减速器进行优化设计。优化结果表明,在工况参数(输出端负载17.5 N·m,输入端转速100 r/min)下,优化后的谐波齿轮减速器在工作时间3000 h处的可靠度达到99.02%,相比未优化前提升7.85%,而成本却只增加1.70%。

双圆弧谐波传动齿廓修形及啮合特性分析

针对谐波传动过程中柔轮实际径向变形量与线性假设变形量不符,引起柔轮与刚轮齿廓发生啮合干涉的问题,以无公切线双圆弧齿廓为研究对象,在Ansys Workbench中建立谐波齿轮传动有限元模型,提取柔轮长短轴径向位移,基于双圆弧齿廓修形原理结合Matlab参数化编程对柔轮齿廓进行三维修形,对仿真实体模型进行有限元分析。结果表明:有限元法设计修形后柔轮各截面均可实现无干涉啮合,有限元法设计修形后柔轮的最大等效应力值比未修形时减小41.79%,比线性法设计修形减小14.65%,且有限元法设计修形后柔轮应力分布更加均匀。

基于有限元法的谐波双圆弧齿廓设计和修形

针对实际工况中,谐波传动的柔轮的实际变形与线性假设变形存在一定偏差的问题,利用ANSYS Workbench进行多体接触有限元分析,探究柔轮的结构参数对柔轮有限元径向变形的影响规律和敏感度.结果表明:齿宽、壁厚、筒长、波发生器与柔轮杯底距离等参数都对柔轮径向变形有一定程度的影响,其中波发生器与杯底的距离对柔轮径向变形影响程度最大,敏感度最高,其次是齿宽和筒长,壁厚对柔轮径向变形的影响程度最小.基于柔轮的有限元变形,采用改进运动学法和柔轮精确转角关系设计无公切线双圆弧齿廓,并结合MATLAB参数化编程对柔轮齿廓进行三维修形,对仿真实体模型进行有限元分析,结果表明:有限元法设计修形的柔轮最大应力比未修形时减小925 MPa,比线性法设计修形减少144 MPa,有限元法设计修形的柔轮齿各截面的周向应力也低于线性法设计修形.