柔轮
- 基于XFEM的谐波减速器柔轮裂纹扩展行为研究
器是由波发生器、柔轮、刚轮等基本构件组成。谐波齿轮传动的主要失效形式有柔轮疲劳断裂、柔性轴承损坏、齿面磨损等。其中，柔轮疲劳断裂占总失效形式的60%以上[3]。局部微裂纹的形成及扩展是引发柔轮断裂的主要原因[4]。因此，研究柔轮的裂纹形成及裂纹扩展特性，有助于掌握柔轮裂纹生长规律，预测剩余寿命。目前，关于谐波减速器柔轮的疲劳裂纹研究主要集中在裂纹形成原因及对谐波传动性能的影响方面，对于柔轮的裂纹扩展研究，可查阅文献较少[4-6]。现阶段，国内外很多学者对直
机械传动 2022年10期2022-10-21
- 谐波齿轮传动系统柔轮应力的数值建模与分析
新型机构，主要由柔轮、刚轮和波发生器三部分组成，具有结构简单、零件少、体积小、质量轻、同时啮合齿数多、传动平稳、转动惯量小、侧隙小、精度高、承载力高、噪声低和同轴性好的特点，广泛应用于航空航天、汽车、精密光学设备和医疗器械等工业领域[1-2]。在运转过程中，椭圆形的波发生器使柔轮发生较大变形且与刚轮接触，而柔轮和刚轮的每个轮齿都要进行啮合[3]。由于谐波齿轮传动具有循环周期性，在啮合过程中，柔轮的齿根部位会随着周期性的啮合而容易发生疲劳破坏。因此，研究齿根
机床与液压 2022年1期2022-10-14
- 考虑磨损与变形的谐波齿轮精度可靠性分析与优化设计
生的静态误差以及柔轮摩擦磨损[3]和变形[4]导致的动态误差。由于磨损和变形均为高度非线性动态因素，若不考虑影响因素进行谐波齿轮传动分析和设计，将极大影响齿轮的传动精度，从而直接影响装备整体寿命和可靠性。因此，综合考虑静态和动态影响因素对谐波齿轮进行传动精度可靠性分析和优化设计不但十分必要，而且具有重要的工程意义。近年来，针对谐波齿轮传动误差问题，国内外学者开展了一系列研究。TUTTLE等[5]对谐波齿轮的传动误差来源进行数学分析，得出传动误差是由装配误差
计算机集成制造系统 2022年2期2022-03-11
- 协作机器人关节力矩传感器的设计与研究*
度和精度，但由于柔轮的裙边变形复杂，需在谐波减速器的柔轮上粘贴16组应变片，这样不仅加大加工难度而且使得机器人关节内部走线更为复杂。文献[7]研制了一种具有力感知功能的谐波减速器，相比于文献[6]极大地减少了应变片数目，但需额外设计静、动导电环以解决柔轮走线缠绕问题，并且结构复杂、电气可靠性低。针对目前研究存在的弊端，本文设计了一种基于谐波减速器柔轮应变的关节力矩传感器，建立了力矩关系模型，完成了样机研制，并进行了性能测试。1 力矩传感器设计1.1 传感器
传感器与微系统 2022年2期2022-02-28
- 谐波传动系统齿廓优化设计与侧隙控制补偿
]。谐波减速器的柔轮在运动时会发生空间变形，将其视为刚体进行设计得到的刚轮齿廓在传动过程中会产生啮合干涉或啮合不足等情况，同时，考虑到实际工作中齿侧间隙存在的必要性，为了能够兼顾传动精度以及润滑散热的需要，有必要对刚轮齿廓进行进一步优化。目前关于齿侧间隙的计算大多是建立在对共轭齿廓的形状及其相对位置研究的基础上，研究的重点主要是通过改进计算方法从而提高结果的精度方面[2]。为此，本文基于ANSYS有限元仿真数据,采用包络法对谐波减速器的刚、柔轮共轭齿廓进行
武汉科技大学学报 2021年1期2021-12-17
- 电磁谐波活齿传动系统柔轮内共振分析
该传动系统是利用柔轮的变形来推动活齿与中心轮啮合来传递动力的，而柔轮是在电磁力作用下发生变形，因此，柔轮不可避免地会产生振动[2-3]。2009年，刘彦琦等人[4]建立了存在线性外阻尼的加速黏性传动带空间横向振动非线性动力学方程，采用多尺度法与Galerkin离散原理求解方程并分析了系统的1∶1内共振现象与分岔、混沌动力学特性。2013年，王延庆等人[5]对薄壁圆柱壳内共振和运动分岔进行了分析，表明轴向运动复合材料薄壁圆柱壳的幅频特性曲线表现出硬特性，系统
燕山大学学报 2021年6期2021-12-11
- 谐波减速器传动机构的动态仿真研究
动力传输过程中，柔轮是核心部件。由于其是弹性薄壁零件，并且在运转过程中受到波发生器带来的交变载荷的作用下，容易对柔轮造成疲劳损坏，其中最常见的现象就是齿根的疲劳断裂。因此，柔轮的强度分析对于谐波传动来说是十分必要的，通过对柔轮进行有限元分析来为强度分析提供依据。柔轮在谐波传动的过程中会发生弹性变形，然后与刚轮轮齿啮合，接触情况比较复杂，并且谐波减速器的模型属于刚柔混合模型，所以可以考虑在Adams中建立刚柔耦合的虚拟样机，然后对虚拟样机进行动态仿真，通过仿
机械设计与制造 2021年9期2021-09-23
- 新型谐波减速器柔轮结构分析设计*
波减速器核心部件柔轮的结构设计与研究就是一个重点课题，由于柔轮的结构是圆柱形薄壁壳体，其相较于谐波减速器中的其他部件更容易因应力的持续作用而发生损坏。为了增强谐波减速器的承载能力和提高其使用寿命，很多学者对其结构的相关研究做出了大量工作。赵建虎[8]运用多项式拟合方法，绘制了柔轮应力与寿命的疲劳寿命曲线,并分析了不同结构参数、相对位置和同轴度与柔轮疲劳寿命的关系，为柔轮的优化设计提供了参考。王家序、周祥祥等[9-10]为提高谐波传动装置的性能,所设计的柔轮
机械研究与应用 2021年4期2021-09-15
- 具有渐开线齿廓变形后的柔轮三维实体建模方法
型谐波齿轮传动的柔轮具有内外齿圈。推导出变形柔轮齿廓上点的坐标与未变形柔轮齿廓上点的坐标的转换关系，进而利用MATLAB编程求解变形柔轮四分之一内外齿圈各轮齿两侧齿廓上各点的坐标，在Pro/E中对四分之一内外齿圈齿廓上的点用样条曲线连接，并通过镜像和拉伸，完成变形柔轮的三维实体建模。关键词：谐波齿轮传动;柔轮;实体建模;有限元 中图分类号：TH132.4 文献标识码：A
内燃机与配件 2021年14期2021-09-10
- 筒形柔轮的结构优化与有限元分析
,随着谐波减速器柔轮筒长的缩短,也带来了一些不可避免的问题。如图1所示,柔轮的应力随着筒长的缩短而急剧增大,同时导致柔轮齿圈内部与柔性轴承自然贴合张角由θ2增大到θ1,柔轮轮齿偏斜严重,重合度降低,柔轮整体寿命缩短。通过研究,使柔轮筒长缩短,并有效弱化或消除以上问题,是谐波减速器柔轮发展的方向之一[2]。在谐波减速器柔轮结构优化方面,已有学者进行了大量研究,并取得了一定的研究成果。柔轮结构优化时,分析柔轮长径比、齿根壁厚、齿宽、啮齿对数、最大径向变形量、杯
机械制造 2021年8期2021-08-23
- 谐波齿轮双圆盘波发生器设计与有限元仿真分析＊
要包括3个构件：柔轮、刚轮和波发生器。在装配前柔轮的剖面是圆形，装配后在波发生器的强制作用下，迫使柔轮变为非圆形。波发生器对于柔轮的变形状态非常重要，双圆盘波发生器作为一种结构简单、包角区间大以及承载能力强的波发生器类型，受到众多学者的关注，对其作出了很多有价值的研究。陈晓霞等[4]基于力学方法，计算了双圆盘波发生器作用下柔轮的周向伸长量，并建立有限元模型验证了理论方法的可行性。周清华[5]采用有限元方法研究了柔轮在不同波发生器作用下的应力和变形，提出了采
起重运输机械 2021年12期2021-07-22
- 圆柱杯形柔轮的应力变形分析*
装置主要由刚轮、柔轮、波发生器等组成[1]。谐波传动具有传动比大、体积小、精度高等特点,广泛应用于机器人、航空航天、光学仪器等领域[2-3]。谐波传动中,柔轮承受的应力、变形比较复杂,且在实际工作中,柔轮较其它零件更易产生破坏。因此,延长柔轮的疲劳寿命一直是谐波减速器需要解决的主要问题[4-5]。国内外许多学者对柔轮进行了大量理论分析与研究。邓一波等[6]通过建立柔轮和刚轮、波发生器之间的接触模型,得到装配时的柔轮应力分布云图及负载时的柔轮应力变化曲线。邢
机械制造 2021年5期2021-07-03
- 谐波传动柔轮变形测量误差分析与补偿
靠中间柔性部件（柔轮）周期性弹性变形来实现运动及动力传递，当波发生器装配进入柔轮后，柔轮在波发生器作用下产生一定程度的弹性变形，使得柔轮齿与刚轮齿进行啮合［1-2］。但在传动过程中，柔轮齿圈上每个位置的变形是动态变换，会一定程度上影响齿轮产生啮合干涉或者脱离啮合。一般为了便于计算，理论上将柔轮中性层的形变近似作为柔轮的变形，但柔轮在实际的弹性变形是十分复杂的，实际测量柔轮变形函数与理论位置存在较大差异［3-5］，因此精确测量柔轮在波发生器作用下的实际径向变
光学精密工程 2021年4期2021-07-03
- 谐波齿轮传动机构不同参数柔轮的装配应力分析*
技术的研究中,对柔轮的变形及应力分布的探索通常是研究中的重点。我国的学者沈允文[1]对柔轮的位移及变形做了大量的研究,他在研究中采用光滑圆柱壳体对柔轮进行了应力分析。同时,为了减少计算成本,学者们对此采用了一些简化。阳培等人[2]将齿圈等效成当量圆环,建立了柔轮四分之一有限元模型,得到了柔轮在波发生器作用下的变形及应力分布情况。余飞鹏等[3]采用有限元软件,分别对不同负载状态下柔轮壁厚对其应力及变形的影响情况进行了仿真分析,得到了柔轮壁厚对其力学性能的影响
机电工程 2021年5期2021-05-24
- 基于包络理论的谐波传动共轭齿廓求解和啮合分析
一。谐波减速器由柔轮、钢轮和波发生器组成，其传动主要依靠柔轮的可控的弹性变形来传递运动，通常以钢轮固定，柔轮作为输入，波发生器作为输出来实现运动的传递。谐波传动中，齿形齿廓是影响谐波减速器高精密度的主要因素，柔轮与钢轮高性能的啮合取决于其齿廓的良好设计。目前关于齿形的研究有图解分析法[1]56-59、等速曲线法[1]61-63、幂级数法[1]63-68、改进运动学法[2]、包络法[3]和速度瞬心法[4]。20世纪50年代由美国学者Musser发明的谐波减速
食品与机械 2021年4期2021-05-10
- 考虑轴向变形的谐波减速器柔轮中面位移计算*
在谐波减速器中，柔轮筒体受波发生器强迫变形后与刚轮进行啮合传动，随着波发生器的旋转，柔轮筒体上产生与旋转周期相对应的交变应力。因此，相较于其他零件，柔轮极易遭到破坏，极大地影响到谐波减速器的性能。目前，柔轮的应力状况受到了研究人员的广泛关注。根据弹性力学知识，只需求得筒体的位移，则其应力也将迎刃而解。但由于柔轮变形的复杂性，柔轮筒体上各点的位移往往难以有较为准确的计算方法。李秋芳[3]用一对方向相反的径向集中力代替波发生器进行了柔轮的变形力计算，这与实际的
机电工程 2021年3期2021-03-23
- 谐波减速器礼帽形柔轮应力应变分析与参数优化*
尺寸的减小，使得柔轮所受的应力急剧上升。而谐波减速器主要失效形式就是柔轮的破坏，由于柔轮齿圈结构上的非线性以及柔轮变形上的非线性，所以一直以来也无法精确计算柔轮在波发生器作用下产生的应力［3］。随着有限元技术的发展，许多学者借助有限元软件总结了柔轮的应力应变规律。邢静忠利用有限元技术发现了礼帽形柔轮相较于杯形柔轮，负载工况引起的等效应力增幅更小［4］。彭盼道利用有ANSYS Workbench和正交试验法优化了柔轮双圆弧齿形的参数［5］。张世民利用ANSY
舰船电子工程 2021年2期2021-03-16
- 齿侧间隙优化的双圆弧谐波齿轮传动动力学分析*
主要由波发生器、柔轮和刚轮三部分组成，啮合传动主要通过柔轮的弹性变形来实现[1]，广泛应用于航空、航天以及机器人等高端机械装备[2-3]。文献[4]对双圆弧齿形进行了优化设计，建立了目标函数，同时考虑约束条件和设计变量，通过编程求得最优解。文献[5]对谐波减速器柔轮进行仿真分析，同时考虑了多个尺寸柔轮参数，采取加权求和的方法得到单目标函数。文献[6]对双圆弧齿轮构建优化模型，对齿廓参数进行优化设计从而改善齿轮传动性能。文献[7]对谐波齿轮传动中刚轮和柔轮的
西安工业大学学报 2021年6期2021-02-11
- 正前角双圆弧谐波传动柔轮滚刀设计与齿形误差分析
应用[4-5]。柔轮齿廓的加工精度是影响谐波传动啮合性能的重要因素,但企业在保证柔轮精度的同时需要提升柔轮的生产效率,降低生产成本。同零前角滚刀相比,正前角滚刀切削齿轮时可以减小切屑的变形,进一步使得前刀面与切屑的摩擦减小,从而减少了切削力,降低了切削温度,提高了表面光洁度以及加工生产率,增加了刀具使用寿命,降低了生产成本。但由于正前角双圆弧谐波传动柔轮滚刀(DFHP)与传统渐开线滚刀存在明显差异,两者啮合方式也不尽相同,因而有必要建立DFHP法向齿形与前
西安交通大学学报 2021年1期2021-02-01
- 谐波齿轮传动柔轮的应力和疲劳强度分析*
动装置，由刚轮，柔轮和波发生器3个主要元件组成。它通过柔轮周期性的弹性变形和刚轮与柔轮的齿间啮合来传递运动和动力，具有体积小、传动比大和传动平稳等优点。柔轮作为谐波减速机的核心元件，其强度和寿命直接影响了整个谐波传动的可靠性和耐久性[1]。在交变载荷作用下，柔轮极易发生疲劳断裂[2]，严重影响了谐波传动的精度和效率。因此，对柔轮的应力和疲劳强度分析有助于提高谐波减速机工作性能和使用寿命随着计算机性能的提升和有限元方法的发展，有了许多关于柔轮应力和疲劳强度的
制造技术与机床 2021年1期2021-01-05
- 双圆弧齿廓谐波齿轮传动优化设计方法*
传动由波发生器、柔轮和刚轮构成，通过柔轮的弹性变形实现柔轮和刚轮啮合的一种行星齿轮传动形式[1]，具有高速、高效、大承载力和结构紧凑等优点，广泛应用于军事领域、航空领域和机器人研究领域等需要高端机械装备传动装置的特殊领域[2-3]。文献[4]采用直线作为谐波齿轮齿廓，保证了定传动比和一定的承载能力，但设计中没有考虑到柔轮轮齿传动中的法向变形，因而不能得到很好的传动性能。由于渐开线齿廓研制较为简单，从20世纪60年代起，渐开线齿形是目前发展最为成熟且应用最广
西安工业大学学报 2020年5期2020-12-01
- 考虑柔轮杯体变形的谐波传动空间共轭齿廓设计与分析
。在谐波传动中，柔轮发生的弹性锥度变形具有空间特征，尤其是工业机器人所使用的短筒谐波减速器将具有更明显的空间变形，因此，要获得良好的啮合特性，刚轮与柔轮需按空间共轭齿廓进行设计。目前的谐波传动齿形设计多以平面共轭齿形代替空间齿廓，或者虽然进行了空间齿廓设计但采用了较多假设，这样设计的齿形将会导致较多的啮合干涉和尖点啮合，从而产生不利于传动的齿面磨损，因此，有必要基于柔轮空间锥度变形建立更精确的谐波传动运动学模型，开展柔轮空间共轭齿廓设计研究。国内外学者对谐
中南大学学报（自然科学版） 2020年9期2020-10-31
- 基于谐波齿轮传动的风阀执行器传动结构设计与静力学分析
)选择波发生器、柔轮和刚轮的结构型式和材料，并根据齿数、模数等完成各零部件结构设计.(4)进行理论计算，包括轮齿工作面的耐磨计算和柔轮的疲劳强度计算，若满足要求，则进行下一步设计，否则返回步骤(2)重新选择参数.(5)建立各零部件的三维模型并进行装配.(6)在 ADAMS中建立柔性体的 MNF文件，建立刚柔耦合模型，进行运动学仿真.若满足要求，进入下一步设计，否则返回步骤(5)重新建模装配.(7)对传动部件进行有限元分析.满足要求，则进行加工，否则返回步骤
天津科技大学学报 2020年5期2020-10-21
- 谐波齿轮传动中柔性轴承的力学分析
谐波减速器主要由柔轮、柔性轴承、波发生器和刚轮组成，如图1所示，其传动原理为：当椭圆波发生器装入轴承后，由于轴承内圈和波发生器为过盈配合。波发生器使轴承内壁强制变形成椭圆，使轴承内壁和波发生器表面贴合。轴承内圈将变形传递给滚珠，波发生器强制内圈变形后，将滚珠顶到指定位置，滚珠分布曲线为内圈椭圆廓线的等距线，滚珠再将变形传递给外圈，强制变形使外滚道产生径向位移和轴向位移。外圈将变形传递到柔轮上，实现齿圈啮合。外圈因承受较大的波动变形而易发生破坏失效。图1 谐
中国重型装备 2020年3期2020-07-15
- 双圆弧谐波传动齿廓参数对柔轮应力影响
谐波齿轮传动依靠柔轮的波动变形原理传递运动与动力，柔轮疲劳断裂失效是谐波齿轮传动装置最主要的失效形式[1].因此，准确地分析柔轮应力和变形规律是谐波齿轮传动的研究重点.目前，研究柔轮应力与变形的方法主要有实验归纳法[2]、理论公式法[3]和有限元法(FEM)[4-5].实验法直观准确，但受成本、周期等客观条件的限制，且无法获取柔轮内部的应力应变情况.柔轮应力理论计算模型是建立在柱壳模型上，基于Kirchhoff-Love等假定与简化来推导理论公式，并根据实
上海交通大学学报 2020年2期2020-03-09
- 考虑齿轮形变的谐波减速器齿廓优化方法
运动过程中能保持柔轮与钢轮轮齿持续接触,使得同时啮合的齿数增加,共轭区域增加,提高了承载能力以及扭转刚度[5]。S型齿廓与双圆弧齿廓比相对渐开线齿廓承载能力更高,传动更加平稳,目前应用广泛。与一般齿轮传动不同,波发生器装配进入柔轮后,柔轮会产生一定程度的弹性形变,形变后柔轮内表面与波发生器的外表面紧密贴合,由于在传动过程中,柔轮齿圈每个位置的形变是动态变化的,这就可能导致轮齿产生啮合干涉或者柔轮脱离啮合[6]。为了计算简便,将柔轮中性层的形变近似作为柔轮的
西安交通大学学报 2019年12期2019-12-21
- 谐波齿轮传动双圆弧齿形双向共轭设计方法
齿廓的基础上提出柔轮和刚轮双圆弧基本齿廓设计方法[4]。目前国内所研究的双圆弧齿形如图1所示,其工作齿廓由两段圆弧段构成,中间通过公切线段平滑连接。图1 双圆弧齿形及啮合运动图2 双圆弧共轭齿廓(a)双共轭(b)二次共轭(c)交叉图3 共轭齿廓分布情况本文根据双圆弧齿形的分段特点,提出了一种将柔轮和刚轮的齿形进行联合共轭计算的双向共轭设计方法,该方法解决了单向共轭法存在的刚轮凸圆弧段共轭齿廓不确定问题,同时减少所需的设计变量,为谐波齿轮传动双圆弧齿形设计提
西安交通大学学报 2019年8期2019-08-22
- 基于包络仿真的谐波齿轮刚轮设计方法
)谐波齿轮是依靠柔轮的周期性弹性变形实现传动的新型传动机构，谐波齿轮具有结构紧凑、体积小、传动精度高、传动比大以及同时啮合齿数多等特点，因而得到了广泛应用和研究[1]。在机器人关节和伺服系统中，使用谐波齿轮减速器替换传统齿轮减速器可以极大地提高定位精度和响应灵敏度[2-3]。谐波齿轮传动机构主要由三个零件组成：波发生器、柔轮和刚轮。其中，波发生器根据工况的需要可以进行调整和互换，柔轮齿廓的求解是按照设计要求的齿形，分别计算齿廓参数得到的[4]。目前，谐波齿
陕西理工大学学报(自然科学版) 2019年3期2019-07-09
- 超短筒谐波齿轮柔轮变厚度杯底的结构最优化设计
谐波齿轮传动中，柔轮始终承受波发生器引起的装配交变应力，同时负载状态下柔轮筒体还要承受更高的负载应力，易引发柔轮疲劳破坏，故柔轮应力分析是谐波齿轮设计中的基础关键性问题。针对波发生器作用下柔轮齿圈部位的应力和变形，求解方法主要有理论公式法[4]、实验归纳法[5-6]和数值模拟仿真法[7-10]。伊万诺夫[11]对谐波齿轮传动进行了非常系统的理论研究，建立等效圆环理论计算装配状态下的柔轮变形和应力。通过实验测量负载传动的啮合力，归纳出啮合力分布的经验公式。沈
天津工业大学学报 2019年3期2019-07-09
- 谐波齿轮减速器双圆弧齿形的设计*
谐波传动装置中的柔轮结构进行设计，并且利用MATLAB软件对与之啮合的刚轮的齿形进行设计[4]。1 柔轮齿形设计以设计减速比为i=80，模数m=0.3，输入转矩为72 N·m的谐波减速器为例，求解谐波减速器的柔轮和刚轮齿形参数。由谐波减速器传动比的公式可得，柔轮齿数为Z1=160，刚轮齿数为Z2=162。1.1 齿高和啮合深度根据啮合情况，柔轮理论齿高h=2m与标准渐开线圆柱齿轮相同，但其啮合深度却不同，其啮合深度hd1为(1 . 2～1.3) m。柔轮与
机电工程技术 2018年11期2018-12-03
- 基于三维实体有限元模型的谐波齿轮装配状态应力分析
要想准确地对谐波柔轮的齿廓和齿根的应力状态进行反映，需要提出以真实的齿廓信息为基础的柔轮三维实体建模方法。本文主要以渐开线齿形作为主要分析对象，采用了APDL语言建立了一系列的实体模型。为了更加真实地反映在装配状态下的柔轮应力分布，将会构建柔轮的三维实体模型，如此求解柔轮应力。借此来对三维实体有限元模型的谐波齿轮装配状态应力分析做出一点贡献。【关键词】三维实体模型；谐波齿轮；柔轮；装配状态如今，很多研究者都使用有限元三维实体模型对谐波齿轮装配状态应力进行研
智富时代 2018年8期2018-09-28
- 谐波齿轮负载侧隙和啮合力分布规律研究
,齿间啮合力既是柔轮强度计算的基础,同时又对定位精度和动态稳定性等啮合性能有重要影响。随着计算技术的发展,很多研究者通过建立等厚度壳体的柔轮有限元模型,计算了空载状态下柔轮的结构应力和变形[5-6]。伊万诺夫依据实验数据,给出了齿间啮合力分布的经验公式[1]。基于该啮合力分布,董惠敏将柔轮简化为没有轮齿的等厚度壳体有限元模型,在柔轮中面上施加啮合力,计算了传动状态下柔轮不同截面上的变形和应力[7],并基于动态啮合仿真给出的啮合力,提出了渐开线齿廓的优化设计
西安交通大学学报 2018年7期2018-07-25
- 基于Isight和ABAQUS软件的柔轮筒体应力与结构优化
要求更高［1］。柔轮作为谐波传动最重要的部件，其体积和强度直接决定着谐波传动的工作情况［2］，因此进行柔轮应力和结构的优化设计，对提高谐波传动的性能有着重要意义。笔者通过ABAQUS软件进行柔轮负载和空载状态下的应力计算，然后运用Isight软件对柔轮筒体应力和筒长进行优化，以获得既满足强度要求，又能减小体积的最佳结构参数。2 柔轮筒体的应力计算2.1 有限元模型的建立一些对柔轮应力情况影响不大的结构参数可以相应简化或者略去，如齿圈前后端处的倒角、前沿长度
机械制造 2018年11期2018-05-29
- 一种用于坚果专用开口设备的柔性压紧轮的研制
位前区，系统控制柔轮驱动电机启动，柔轮旋转利用轮片自身的弹性和柔韧性捻压待加工坚果送到加工工位，柔轮驱动电机停机；等完成开口工作后，系统控制柔轮驱动电机再次启动，在将已加工坚果送走的同时送着柔轮的旋转完成了下一工件的上料工作。此柔性压紧轮机构的开发应用为形状不规则坚果类的压紧定位提供了高效、自动化、无污染连续生产提供可靠的技术支持，应用前景好。关键词：坚果；开口；柔轮；夹紧中图分类号：TH39文献标志码：A坚果类的营养价值及保健功效越来越受到人们认可和重视
科技风 2018年14期2018-05-14
- 基于Abaqus的谐波减速器柔轮运动学分析
肖科摘 要：柔轮是谐波减速器中容易发生失效的薄壁构件，为了研究柔轮在运动过程中的变形和应力变化特性，文章建立了谐波减速器的等效三维模型，运用Abaqus对柔轮进行了运动学分析，得到了柔轮在谐波减速器运动过程中的形状变化和应力分布规律。研究发现：在凸轮转动前，柔轮径向变形比较平缓并且长轴和短轴变形方向相反，切向变形为零，凸轮转动阶段，径向变形呈周期为0.5秒的周期变化。柔轮齿廓和杯底应力成锯齿状变化，应力在凸轮转动阶段呈周期为0.5秒的周期变化，最大应力
科技创新与应用 2018年12期2018-05-08
- 谐波齿轮的侧隙规律研究与有限元模型仿真
邓辉等[9]考虑柔轮筒体锥度变形进行了空间齿廓设计，并求解了空间齿廓的侧隙分布。以上的研究虽有涉及侧隙计算，但并未考虑柔轮齿根定位方式与柔轮中性层的位移情况对周向侧隙(下文涉及周向侧隙以柔轮齿顶点为计算点)的影响。关于谐波齿轮仿真模型，国内外已有多人进行过相关研究。董惠敏等[10]建立了谐波齿轮传动中柔轮在空载和负载时板壳的有限元分析模型。刘文芝等[11]以杯形柔轮为例，建立了柔轮啮合的仿真实体模型，用三维弹性接触有限元法计算和分析了承载柔轮齿圈和筒体的应
中国机械工程 2018年6期2018-04-03
- 谐波齿轮传动柔轮的设计
三个基本件组成：柔轮、刚轮及波发生器。柔轮是具有外齿圈的柔性薄壁零件，其内圈与柔性轴承的外圈相配合，一般安装在减速器的输出端；刚轮是具有内齿圈的刚性环状零件，一般比柔轮多两个齿，固定在减速器的机体上；波发生器，一般由凸轮与柔性轴承组成，作为谐波齿轮传动的输入端，柔性轴承内圈与凸轮固定，外圈则通过滚动体产生弹性变形而呈椭圆状。谐波齿轮传动通常作为减速器使用。在工作过程中，柔轮被迫产生弹性变形而呈椭圆状，其长轴处柔轮的轮齿插入到刚轮的齿槽内，成为完全啮合状态；
机电信息 2018年3期2018-02-06
- 谐波减速器柔轮冷滚工艺及残余应力数值模拟*
40)谐波减速器柔轮冷滚工艺及残余应力数值模拟*吴上生 喻钟鸣(华南理工大学 机械与汽车工程学院， 广东 广州 510640)针对柔轮工作性能的特殊要求，分析并优化了传统柔轮冷滚压工艺模型，柔轮采用双圆弧齿廓曲线模型；依据修正的Johnson-Cook本构模型建立柔轮冷滚压成形有限元模型并加以验证。仿真结果表明，采用该模型能得到清晰的双圆弧齿形和较均匀的等效应变分布。文中还分析了不同工艺参数(进给速度、滚轮转速及摩擦系数)对柔轮轮齿表面残余应力的影响，结果
华南理工大学学报（自然科学版） 2017年2期2017-06-05
- 谐波传动短筒柔轮齿形参数优化设计
司）谐波传动短筒柔轮齿形参数优化设计彭盼道1吴上生1杨琪2（1.华南理工大学机械与汽车工程学院 2.东莞瑞柯电子科技股份有限公司）以公切线式双圆弧齿廓作为短筒柔轮的齿形，基于ANSYS Workbench14.0有限元软件试验平台，建立波发生器作用下的柔轮有限元接触模型，并应用有限元方法求解柔轮所受应力；采用正交试验方法设计齿形参数不同水平组合的试验方案并进行有限元仿真试验；运用极差分析法对正交试验结果进行分析。仿真与分析结果表明：齿形参数的不同水平组合得
自动化与信息工程 2017年1期2017-05-12
- 杯形柔轮谐波传动三维双圆弧齿廓设计
0065)杯形柔轮谐波传动三维双圆弧齿廓设计王家序1,2, 周祥祥1, 李俊阳1, 肖 科1, 周广武2(1. 重庆大学 机电传动与运载装备研究所,重庆 400044; 2. 四川大学 空天科学与工程学院,四川 成都 610065)为了提高装置的啮合性能,以公切线式双圆弧齿廓作为研究对象,基于柔轮装配变形及改进运动学理论获得单截面内的谐波传动精确共轭理论,建立共轭齿廓优化设计模型.考虑柔轮变形倾角的影响,采用合理调整柔轮轮齿径向位置的方法设计满足空间啮合
浙江大学学报（工学版） 2016年4期2016-12-19
- 基于UG的谐波齿轮的有限元分析
限元分析功能对其柔轮及输入轴进行了有限元分析，并给出了分析结果。【关键词】谐波齿轮；有限元分析；柔轮引言谐波齿轮传动是建立在弹性变形理论基础上的一种新型传动技术。因其传动比较大﹑结构简单紧凑﹑效率较高﹑承载力较高﹑通用性良好，因此应用广泛。谐波齿轮传动设计涉及到钢轮、柔轮、波发生器等关键零件的设计，其中输出轴、输入轴及柔轮的设计质量至关重要，对这些零件进行有限元分析，则能保障重要零件的设计质量。1.UG建模UG软件因具有统一的数据库，采用复合建模技术，形象
大陆桥视野·下 2016年10期2016-12-16
- 基于三维实体有限元模型的谐波齿轮装配状态应力分析
为准确地反映谐波柔轮的齿廓及齿根的应力状态，提出了基于真实齿廓信息的柔轮三维实体的建模方法.以渐开线齿形为例，利用APDL语言建立包括渐开线齿廓、齿厚和齿根倒圆等参数的实体模型.定义波发生器与柔轮筒内表面间接触，求解获得波发生器作用下的柔轮应力，与基于圆环理论的理论值比较分析；为更真实反映柔轮在装配状态下的应力分布，构建柔轮三维实体模型，求解柔轮应力.通过路径定义，提取与理论计算截面相对应的中截面上的应力，与平面齿圈的有限元结果和理论值比较分析.研究发现：
天津工业大学学报 2016年5期2016-11-24
- 一种利用磁流体对柔轮进行磨齿的方法
针对谐波齿轮中的柔轮和刚轮这种多齿小模数齿轮，在成形磨齿法以及磁堆积研磨法的基础上，提出了一种新的磨齿方法。关键词：柔轮；磁流体；磨齿1 概述谐波齿轮传动是五十年代中后期随着空间技术的发展而产生的一种新型传动技术，谐波齿轮传动由刚轮、柔轮以及波发生器组成，基于其传动比大、传动精度高等优点，广泛地应用于各行各业中。要实现高精度谐波齿轮传动，其柔轮和刚轮都要采用磨齿工艺。文章主要以柔轮为例提出了一种磨齿新方法，对提高谐波齿轮传动的精度有着非常重要的意义。2 现
科技创新与应用 2016年6期2016-05-14
- 弹性波发生器作用下柔轮变形机理的研究
性波发生器作用下柔轮变形机理的研究郭 刚，钟 健（深圳职业技术学院 机电工程学院，广东 深圳 518055）利用非线性有限元方法对谐波齿轮传动柔轮在弹性波发生器作用下变形与变形力进行了计算分析，得到：柔轮径向变形量与径向变形力的相关规律，柔轮初始变形力与柔轮形变基本成线性关系．计算结果与实验结果对比显示，两者趋势吻合．非线性有限元；谐波齿轮传动；弹性波发生器谐波齿轮传动技术是近年来发展起来的一种传动技术，其特点是用柔性元件所产生的可控波动变形实现动力的传递
深圳职业技术学院学报 2015年3期2015-12-13
- 基于谐波传动的动态转向原理
构通常由刚轮1、柔轮2、波发生器H和机架等构件组成（图1）。刚轮是一个刚性内齿圈，柔轮为一可控的、弹性变形的薄壁外齿圈，两者齿距相同，齿数不同。波发生器由一个转臂和几个滚子组成。机械式波发生器一般制成椭圆形的凸轮。图1 谐波传动机构示意图2 工作原理当波发生器H装入柔轮2后，由于转臂长度大于柔轮2内孔直径，将柔轮撑为椭圆形。椭圆长轴两端柔轮外齿与刚轮 1内齿相啮合，短轴两端两者完全脱开。当波发生器转动时，柔轮的齿逐一被推入刚轮的齿槽中进行啮合。波发生器在柔
大众科技 2015年4期2015-11-22
- 谐波齿轮传动共轭齿廓求解方法的研究*
Abaqus求解柔轮的初变形，提取齿圈中截面中性层节点的径向变形位移和切向变形位移，结合Matlab曲线拟合工具箱，以子项为正弦函数的多项式作为拟合函数，求取柔轮的变形函数。以此代替理论变形函数，完成柔轮单齿啮入啮出的运动仿真，对其运动轨迹的包络曲线进行最小二乘拟合，得到刚轮齿廓曲线。结果表明：基于包络理论，结合有限元法和运动仿真，对于求解共轭齿廓是可行的，为谐波齿轮传动的设计提供了参考。有限元法；变形函数；运动仿真；包络0 引言谐波齿轮传动共轭齿廓的设计
组合机床与自动化加工技术 2015年2期2015-11-02
- 双圆弧谐波齿轮设计及性能仿真
线齿形谐波齿轮，柔轮和刚轮只是近似共轭[1]，大多数齿均为边缘啮合或尖点啮合，这种啮合受力不均匀，轮齿容易磨损，而且载荷过大时容易造成齿与齿之间的干涉。而圆弧齿廓同时啮合的齿数更多，运动精度更高，柔轮的疲劳强度也得到很大提高。1 谐波减速机结构形式[2]谐波减速机中柔轮的结构一般分为圆柱型和钟形，本文主要分析圆柱形柔轮，轴连方式为凸缘外向的螺钉连接。波发生器结构众多，本文采用标准椭圆凸轮波发生器，这种波发生器可以使柔轮与刚轮的啮合达到理想状态，运转平稳，精
制造业自动化 2015年12期2015-10-30
- 波发生器作用下柔轮变形机理的非线性有限元分析*
刚性的。为了实现柔轮与波发生器的轮齿间无侧隙啮合，近几年一些专家学者提出了弹性波发生器的概念［1］，这种波发生器的优点在于通过调整波发生器变形力可改变柔轮径向变形量，从而实现上述目的。若要实现无侧隙啮合，需研究柔轮的变形与波发生器变形力间的关系，及相应的柔轮的形变、应力和应变分布规律，以利用其指导谐波齿轮的设计。为此笔者利用MSC.Patran建立了分析谐波齿轮传动柔轮变形的非线性接触有限元计算模型，详细的分析柔轮在弹性波发生器接触作用下的变形过程和机理。
机械研究与应用 2015年2期2015-06-11
- 谐波力矩测量技术分析和优化设计
缺陷，考虑到谐波柔轮本身的弹性特性，研究人员提出了谐波测力技术(也称为谐波内置力矩传感器技术)，该技术不需要在谐波传动和负载之间增加新的机械构件，而是将可变形的柔轮当作力矩传感器的弹性体部分，通过测量柔轮形变得到谐波输出力矩值［10］，从而达到节省关节空间和降低关节质量的目的，因而更适合太空应用。由于柔轮除了受负载影响产生形变之外，还在波发生器的作用下产生依赖于其转动位置的形变，这给从测得的柔轮形变信号中提取负载力矩带来很大干扰。因此谐波测力技术的研究重点
宇航学报 2015年8期2015-01-25
- 基于Pro/E和LS-DYNA的谐波齿轮动力学仿真分析
模,将建好的杯形柔轮与刚轮刚柔耦合模型导入到ANSYS有限元软件中,进行谐波齿轮的动态有限元接触分析,得出柔轮在运动循环内的不同时刻,杯形柔轮整体受到的应力、变形分布规律。研究表明,利用Pro/E和ANSYS/LS-DYNA动力学软件相结合,能够准确对杯形柔轮进行动力学仿真计算,使得仿真结果更加贴近实际,为谐波齿轮的可靠性设计提供了基础。谐波齿轮 柔轮 显示动力 接触分析 应力应变1 引言谐波齿轮传动是一种靠柔轮的弹性变形来实现运动和动力传递的新型传动装置
中国科技纵横 2014年20期2014-12-11
- 液力式谐波减速器柔轮液动力仿真研究
液力式谐波减速器柔轮液动力仿真研究李国康，公 涛，吕小乔(沈阳理工大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110159)在阐述液力式谐波减速器结构及工作原理的基础上，利用Solidworks、ANSYS软件建立柔轮在液动力作用下的仿真模型并进行仿真研究，得到液动力与柔轮径向变形之间的关系曲线和最佳液动力数值。研究结果表明，液力式波发生器可有效应用于谐波减速器中。谐波减速器；柔轮；液动力谐波减速器关键的三大部件是柔轮、刚轮和波发生器。波发生器作为主动件带动柔轮并使其
沈阳理工大学学报 2014年5期2014-09-14
- 谐波传动中混合材料柔性齿轮的性能分析
制成新型混合材料柔轮，采用有限元法对其性能进行了数值分析。首先在合理的假设条件下建立了混合材料柔轮的有限元模型，然后对柔轮与波发生器之间的接触区进行了非线性分析；最后通过计算比较了不同材料、不同纤维配角情况下四个关键截面处的最大应力值，并对柔轮自由振动特性进行了分析，获得了柔轮的各阶振型及振动频率。结果表明这种新型混合材料柔轮在危险截面的最大应力较传统的钢制柔轮有所降低，而自由振动频率有所提高，为生产设计高性能柔轮提供参考。谐波传动；柔轮；复合材料0 引言
组合机床与自动化加工技术 2014年6期2014-07-18
- 谐波传动中不同材料柔性齿轮的有限元分析
轮的主要构件之一柔轮是一个薄壁壳体，在工作中承受交变应力的作用，容易发生疲劳破坏，对谐波齿轮的传动精度和使用寿命都有很大的影响，如何提高柔轮的性能直接影响着谐波齿轮的质量，该问题引起很多学者的兴趣。高海波等［5］研究了柔轮的结构参数对应力的敏感度影响，建立了杯型谐波柔轮的参数化等效接触模型;邓聪［6］建立了柔轮疲劳强度计算的数学模型，获得了柔轮各结构参数对疲劳强度系数的灵敏度;邓娟等［7］通过对杯型柔轮的应力分析，得到了柔轮厚径比和筒体长度对柔轮应力的影响
组合机床与自动化加工技术 2014年3期2014-06-29
- 谐波齿轮传动柔轮的变形分析*
是通过挠性构件(柔轮)的弹性变形来实现运动和动力的传递，工作过程中，柔轮上各点的径向变形量是不断变化的，因而其主要失效形式是柔轮的疲劳破坏，特别在承载扭矩较大的场合，经常出现因柔轮的径向变形量过大而导致柔轮过早发生疲劳损坏。为了提高柔轮与刚轮的啮合性能、延长谐波齿轮传动装置的使用寿命，很有必要对易损件——柔轮的变形情况进行分析。近年来，有人提出了弹性波发生器的概念，这种波发生器的优点在于通过调整变形力改变柔轮径向变形量，使柔轮与刚轮的轮齿实现无侧隙啮合［3
制造技术与机床 2013年3期2013-09-26
- 基于Pro/E的谐波齿轮圆柱形柔轮建模
优点[1,2]。柔轮的疲劳断裂是谐波齿轮传动最常见的主要失效形式[3]。柔轮是有多齿数齿圈的圆柱壳体构件，其建模的准确性直接影响柔轮的力学分析。1 圆柱形柔轮的结构柔轮的结构形式主要有圆柱形和钟形两种，常用的是圆柱形柔轮，见图1。图1 圆柱形柔轮的结构简图ANSYS中不能建立曲线方程，Pro/E软件很方便建立曲线方程，再用其参数化设计能简单灵活地修改设计参数，因此，选择Pro/E建模。具体参数见表1。表1 柔轮三维建模参数2 Pr o/E实体建模建立柔轮的
机械管理开发 2013年1期2013-06-25
- 谐波齿轮传动侧隙计算探讨*
数学模型2.1 柔轮变形理论的前提假设在不涉及柔轮畸变的基础上，考虑谐波齿轮传动的实际工作特性，作出如下假定［1］:①在传动工作过程中，柔轮的中线长度不变;②柔轮在工作过程中，柔轮轮齿形状不变，只有齿槽中部发生变形;③柔轮变形时平剖面的假定依然适用，因而轮齿的对称纵剖面在变形后仍然为平面，且垂直于柔轮中面的变形曲面;④在变形力和啮合力作用下，柔轮中线的弹性变形状态稳定不变;⑤法线不变性假设;⑥关于各层不相挤压的假设。2.2 建立柔轮与刚轮作共轭运动时各转角
机械研究与应用 2013年2期2013-06-16
- 基于少齿差齿轮传动的螺杆泵驱动系统设计
，波发生器从动，柔轮固定。【关键词】谐波齿轮传动；螺杆泵；增速；柔轮0.前言目前，世界蕴藏有巨大的稠油资源，据有关专家估计比常规原油资源高数倍至十余倍，具有替代常规石油能源的战略地位。稠油资源分布广泛，几乎所有产油国都有发现。据调研资料，世界上稠油资源丰富的国家有加拿大、委内瑞拉、美国、前苏联等，其稠油资源约为4000～6000x108m3（含预测资源量）[1]。中国大部分含油气盆地稠油多于常规油，有共存和有规律过渡分布的规律，稠油资源非常丰富，约占总石油
科技致富向导 2013年8期2013-05-30
- 基于有限元法的谐波齿轮刚轮设计
动过程中，刚轮与柔轮之间的传动是建立在弹性变形基础上的，属于非线性范畴[1][2]，传动过程比较复杂，由于干涉的存在，两轮齿在啮合过程中会产生大量的热，严重影响谐波齿轮的寿命及传动的稳定性，因此分析谐波齿轮在传动过程中的干涉情况是研究谐波齿轮的首要环节。然而柔轮轮齿在弹性变形下进行啮合，通过数学方法研究非常复杂，所以，需要通过计算机仿真来分析谐波齿轮啮合，从而改善其啮合情况[3]。通常研究干涉是从齿形方面进行改良，本文应用有限元法模拟了波发生器与柔轮的静态
科技传播 2012年9期2012-07-06
- 机电集成电磁式谐波摩擦传动柔轮的受力与变形分析
磁式谐波摩擦传动柔轮的受力与变形分析任玉波1许立忠1梁永丽1，21.燕山大学，秦皇岛，066004 2.里仁学院，秦皇岛，066004针对电磁式谐波摩擦传动柔轮在磁场中发生变形，使气隙随时改变这一现象，引入气隙函数的概念，并根据薄壳弹性变形理论，将传动的柔轮简化为圆柱壳体，建立了在电磁场力作用下柔轮的静力分析模型。该方法由于考虑了柔轮的变形导致的磁密的变化，能够更确切地描述电机径向电磁力的特性及柔轮的受力与变形规律，为电磁式谐波电机的设计及强度校核提供了更
中国机械工程 2011年10期2011-01-29