基于ABAQUS的谐波减速器装配及运转过程中柔轮的力学响应分析

杨健++田洪宇++陈立杰++冮铁强

摘 要：该文设计了一种谐波减速器，基于ABAQUS建立了谐波齿轮减速器的三维有限元模型，采用接触非线性分析，分别进行了装配和动态运转过程的仿真，以获得谐波齿轮减速器关键柔性件柔轮的应力应变响应。计算结果说明：由于轴承滚珠的作用，在柔轮长轴处的齿圈中与分布滚珠相对应的位置，因变形不均匀而产生较大的应力集中；装配后柔轮最大应力位于齿根处，在动态运转状态下最大应力位于齿宽中间位置的齿顶啮入接触处。该结果对谐波齿轮减速器的结构设计改进提供了一个重要的参考。

关键词：谐波减速器 装配 动态运转 有限元方法 接触非线性

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（c）-0092-03

谐波齿轮传动是利用柔轮的弹性变形来实现运动与动力传递，它具有结构紧凑、传动比大、啮合齿数多、重量轻等优点，被广泛应用于航空航天等领域。其中柔轮的疲劳磨损是较为常见的一种失效形式。柔轮作为谐波齿轮减速器的关键件，其在装配及运转过程中的力学响应关系到减速器的使用寿命。

在谐波齿轮减速器的应力应变响应的有限元仿真中，辛洪兵等[1]分析了齿差系数对结构力学响应特性的影响，认为齿差系数为2的谐波传动可以降低动负荷。张超等[2]对柔轮进行了疲劳寿命计算，但其计算是基于静态结构分析，且把柔轮齿圈简化为当量厚度的光壳，存在一定的问题。Chunjian Liu等[3]把波发生器简化为凸轮后分析了柔轮的应力分布，Huimin Dong等[4，5]研究了柔轮的弹性变形特性及对柔轮齿廓参数进行了优化。……