谐波齿轮柔轮的有限元分析

发布时间：2023-05-19 04:54

　　谐波齿轮传动系统具有传动比大、体积小、重量轻、传动精度高、回差小等独特的优点，国外已将其成功地应用于航空航天、原子反应堆、高能加速器、雷达系统、机器人、军事、光学仪器以及通用机械等领域。柔轮为谐波齿轮传动的一个关键部件，柔轮的疲劳断裂是谐波齿轮传动最主要、最常见的一种失效形式。在谐波齿轮工作过程中，柔轮承受交变应力的作用，为提高谐波齿轮传动的使用寿命，需要提高柔轮强度。本文主要针对柔轮强度及变形问题用有限元方法来进行研究。 （1）本文阐述了谐波齿轮传动的基本原理及特点，通过经验公式分析了谐波齿轮传动中柔轮在空载时的变形及受力状况，给出了柔轮强度的校核公式，为柔轮的研究提供理论基础。 （2）以B3-160型通用谐波齿轮减速器的圆柱杯形柔轮为例进行分析。在三维建模软件Pro/ENGINEER中建立柔轮的几何模型并根据实际情况进行简化，然后导入到有限元分析软件ANSYS中，生成有限元模型。对柔轮进行静应力分析，结果表明：最大应力出现在柔轮的齿圈与四力作用式波发生器相接触区域，约为±20°的范围内；极值出现在柔轮齿的齿根处，简体和齿顶处的受力相对较小；而齿圈前后的应力变化梯度较小；光滑筒体部分...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 背景
    1.2 谐波齿轮传动的研究近况及趋势
    1.3 柔轮的国内外研究现状
    1.4 研究的目的和意义
    1.5 研究的内容
第二章 谐波齿轮传动原理及柔轮应力的理论计算
    2.1 谐波齿轮传动原理及特点
        2.1.1 谐波齿轮传动的基本结构及工作原理
        2.1.2 谐波齿轮传动特点
    2.2 柔轮在不同波发生器作用下的变形
    2.3 柔轮的应力计算
    2.4 柔轮疲劳强度的校核
    2.5 本章小结
第三章 杯形柔轮的有限元静应力分析
    3.1 圆柱杯形柔轮主要参数选择和计算
        3.1.1 柔轮啮合参数的选择
        3.1.2 柔轮其他结构参数的选择
    3.2 柔轮三维实体模型的建立
        3.2.1 Pro/ENGINEER 软件简介
        3.2.2 柔轮三维实体模型的建立
    3.3 柔轮有限元模型的建立
        3.3.1 有限元理论简介
        3.3.2 ANSYS 简介
        3.3.3 将 Pro/E 模型导入到 ANSYS 中
        3.3.4 定义柔轮的单元属性
        3.3.5 划分网格
        3.3.6 施加约束和载荷
        3.3.7 结果分析
    3.4 本章小结
第四章 杯形柔轮的有限元模态分析
    4.1 柔轮有限元模型的建立
        4.1.1 实体模型的简化
        4.1.2 有限元模型的建立
    4.2 基于 ANSYS 的有限元模态分析
        4.2.1 ANSYS 模态提取方法
        4.2.2 柔轮的模态分析
    4.3 结果分析
    4.4 本章小结
第五章 柔轮结构参数的改进与分析
    5.1 不同长径比对应力分布的影响
    5.2 齿圈宽度对应力分布的影响
    5.3 筒底凸缘直径对应力分布的影响
    5.4 筒体与筒底过渡圆弧半径对应力分布的影响
    5.5 筒体壁厚对应力分布的影响
    5.6 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3819694