双圆弧谐波齿轮传动基本齿形的研究

发布时间：2017-04-19 12:01

  本文关键词：双圆弧谐波齿轮传动基本齿形的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文主要利用谐波齿轮传动的啮合理论,根据谐波减速器的性能要求,完成了模数0.5mm,传动比为50的61机型双圆弧谐波齿轮传动的齿形设计,具体做了如下几项工作： (1)在研究圆弧齿廓谐波齿轮传动啮合原理的基础上,设计了双圆弧谐波齿轮传动柔轮的齿廓,即设定柔轮凸齿和凹齿的齿廓方程,建立柔轮的轮齿坐标系；通过H矩阵的方法,设定波高为0.43,可得到刚轮的的理论啮合方程,建立刚轮的轮齿坐标系,并给出具体的设计思路流程。 (2)通过CAXA软件完成了谐波减速器的设计,其中包括柔轮齿形的二维设计,然后,根据相关的H矩阵设计方法设计与之啮合的刚轮齿廓,再把二维的刚轮和柔轮通过DWG格式导入到UG中,形成一个三维模型,根据谐波减速器的相互位置关系要求,得到柔轮、刚轮、波发生器的三维装配图。 (3)将UG与ADAMS两种软件有效结合,将组装后的完整模型输入到ADAMS中建立了谐波减速器的虚拟样机,通过柔轮、刚轮、波发生器三者的实际运动情况对其添加约束载荷,对柔轮和刚轮的啮合特性进行了分析和仿真,得出的仿真结果与几何模型相符,直观地反映了谐波齿轮减速器的传动特性。 (4)利用NX/nastran有限元软件,对柔轮进行了模态分析,研究了在各种振源下的振动响应,通过多目标优化的方法,对其进行模态优化,优化结果表明,柔轮的截面尺寸会对柔轮的影响比较大,在设计双圆弧齿形时,尤其是小模数齿轮,需要将柔轮的截面尺寸对柔轮的影响考虑在内。 (5)运用四力作用下的圆环来代替椭圆传动的方法对柔轮空载下的变形进行分析,在此基础上分析了负载下的齿形状况,根据谐波传动装置的一系列公式的推导以及经验数据,确定了载荷作用下啮合力的分布函数。并在有限元软件中完成了空载和负载条件下应力和位移的分析,仿真结果表明负载下柔轮径向上的位移与理论设计的波高0.43是一致的,从而验证了谐波减速器齿形设计的合理性。 (6)针对上述所涉及的双圆弧谐波减速器,实际加工出了刚轮、柔轮的齿型,得到实例样机。对样机本身及其应用领域机器人中进行了相关测试,测试结果显示双圆弧谐波齿轮传动样机的传动特性与在ADAMS中的仿真结果相符,在空载下也无干涉的发生。 本文通过虚拟样机技术的使用,在计算机环境下完成了谐波减速器系统的设计,分析了谐波减速器的性能指标,并通过理论和实际的结合,最终达成预期的设计目标。
【关键词】：谐波减速器 双圆弧 UG 有限元
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.43
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 谐波减速器系统概述8
• 1.2 本文的研究背景及意义8-9
• 1.3 谐波减速器发展现状及趋势9-11
• 1.3.1 国外现状9-10
• 1.3.2 国内现状10
• 1.3.3 发展趋势及待研究解决的问题10-11
• 1.4 本文研究的主要工作和内容11-13
• 第2章 谐波齿轮传动基本理论13-21
• 2.1 谐波齿轮传动基本原理13-15
• 2.2 谐波齿轮传动特点15-17
• 2.3 谐波齿轮传动的啮合理论17-20
• 2.3.1 谐波齿轮传动双圆弧齿形设计17-18
• 2.3.2 用H矩阵的方法建立谐波齿轮传动刚轮的的理论啮合方程18-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 双圆弧工作齿廓的确定及其啮合特性21-34
• 3.1 双圆弧减速器的主要性能指标以及工作齿廓的确定21-22
• 3.2 双圆弧齿形啮合特性分析22-33
• 3.2.1 谐波减速器仿真模型的建立23-25
• 3.2.2 谐波减速器仿真模型施加约束与求解25-27
• 3.2.3 谐波减速器仿真结果后处理27-33
• 3.2.3.1 测试图27-28
• 3.2.3.2 位置和方向的测试28-29
• 3.2.3.3 在后处理模块中进行数据处理29-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 基于NX/NASTRAN有限元法的柔轮变形分析34-55
• 4.1 有限元分析流程34-36
• 4.2 柔轮模态及模态优化分析36-45
• 4.2.1 柔轮有限元分析前处理36-39
• 4.2.2 柔轮模态分析39-41
• 4.2.3 模态优化分析41-45
• 4.2.3.1 优化原理41-42
• 4.2.3.2 优化模型42
• 4.2.3.3 优化分析过程及结果42-45
• 4.3 柔轮空载时应力及位移分析45-49
• 4.3.1 空载时受力分析45-47
• 4.3.2 空载时位移分析47-49
• 4.4 柔轮负载时应力及位移分析49-54
• 4.4.1 负载情况下的齿形分析49-51
• 4.4.2 负载情况下位移分析51-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 试制样机及测试结果55-63
• 5.1 试制样机55-56
• 5.2 测试结果56-63
• 5.2.1 谐波减速器样机的测试56-61
• 5.2.2 谐波减速器样机在机器人中频率的测试61-63
• 第6章 总结与展望63-66
• 6.1 总结63-64
• 6.2 展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 作者简介71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 辛洪兵,谢金瑞,何惠阳,张作梅;谐波传动技术及其研究动向[J];北京轻工业学院学报;1999年01期

2 张世民;李春雷;;基于ANSYS的谐波减速器柔轮受力分析[J];传动技术;2009年01期

3 辛洪兵;何惠阳;;谐波齿轮传动环形柔轮的固有振动分析[J];长春光学精密机械学院学报;1996年03期

4 辛洪兵,何惠阳,谢金瑞;精密谐波齿轮传动采用圆弧齿廓的合理性证明[J];长春光学精密机械学院学报;1997年03期

5 赵滨海,刘正士,宋春磊,田林涛;谐波传动薄壁柔性轴承力学分析[J];轴承;2002年10期

6 李俊阳;王家序;肖科;刘强;;渐开线内啮合圆柱齿轮副的回差控制与补偿[J];重庆大学学报;2012年07期

7 谢金瑞;;国内外谐波传动的应用和发展[J];光学机械;1979年04期

8 钟健;谢金瑞;;基于精度与承载能力的谐波传动多目标优化设计[J];光学精密工程;2008年05期

9 张福润,罗伯勋;建立啮合方程的B矩阵法[J];华中理工大学学报;1990年02期

10 陈晓霞;林树忠;邢静忠;刘玉生;;圆弧齿廓谐波齿轮侧隙及干涉检查仿真[J];计算机集成制造系统;2011年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 董惠敏;基于柔轮变形函数的谐波齿轮传动运动几何学及其啮合性能研究[D];大连理工大学;2008年

  本文关键词：双圆弧谐波齿轮传动基本齿形的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：316203