【摘要】：諧波減速器是一種結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高的精密減速傳動(dòng)裝置,在航空航天領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。諧波減速器傳動(dòng)過程中存在柔輪彈性變形、波發(fā)生器的激勵(lì)效應(yīng)以及柔輪、剛輪非線性嚙合接觸等問題,嚴(yán)重影響了減速器的動(dòng)力學(xué)性能和傳動(dòng)精度。目前,諧波傳動(dòng)過程中柔輪變形、非線性嚙合接觸等方面的研究還不完善。為此,本文采用有限元方法分析了柔輪的變形特性,設(shè)計(jì)了一種柔輪徑向變形測(cè)試裝置監(jiān)測(cè)柔輪的變形量,證明了柔輪徑向變形對(duì)諧波傳動(dòng)影響較大。(1)研究影響諧波傳動(dòng)過程中傳動(dòng)精度的關(guān)鍵因素。諧波傳動(dòng)過程中,結(jié)構(gòu)柔性會(huì)影響諧波齒輪傳動(dòng)的每一環(huán)節(jié),而柔輪是諧波減速器中柔性變形最大的部件,所以柔輪的變形特性對(duì)諧波齒輪的傳動(dòng)精度至關(guān)重要。本文從理論角度分析了柔輪的變形機(jī)理以及疲勞特性。(2)采用ANSYS Workbench軟件對(duì)柔輪模型進(jìn)行有限元仿真分析,研究柔輪在初始裝配情況下的變形規(guī)律和應(yīng)力分布特性。詳細(xì)分析了不同材料對(duì)柔輪動(dòng)態(tài)特性的影響,并進(jìn)行了柔輪模態(tài)分析,獲得了柔輪的振型和固有頻率。研究發(fā)現(xiàn)玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料和30CrMnSiNiA的每階固有頻率近似相等,而碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的每階固有頻率是它們每階的2倍。此結(jié)論為后續(xù)柔輪制造中材料的選擇提供了理論依據(jù)。(3)基于柔輪的變形特性,設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。研究了柔輪幅值形變量與速度的關(guān)系,分析了柔輪軸向位置在速度和載荷條件下徑向位移的變化規(guī)律。此外,還采用極坐標(biāo)的形式展現(xiàn)了微觀狀態(tài)下柔輪旋轉(zhuǎn)一周的徑向位移。結(jié)果表明:柔輪幅值形變量隨轉(zhuǎn)速的增大而增大,在0.4r/min時(shí)達(dá)到最大值,之后,曲線呈線性遞減趨勢(shì)變化;
[Abstract]:Harmonic reducer is a kind of precise deceleration gear with compact structure and high transmission efficiency, which is widely used in the field of aerospace. The elastic deformation of flexible wheel the excitation effect of wave generator and nonlinear meshing contact of flexible wheel and rigid wheel in the transmission process of harmonic reducer have seriously affected the dynamic performance and transmission accuracy of the reducer. At present, the research of flexible wheel deformation and nonlinear meshing contact in harmonic transmission is not perfect. In this paper, finite element method is used to analyze the deformation characteristics of flexible wheel, and a radial deformation testing device is designed to monitor the deformation of flexible wheel. It is proved that radial deformation of flexible wheel has great influence on harmonic transmission. (1) the key factors affecting transmission accuracy in harmonic transmission are studied. In the process of harmonic transmission, structural flexibility will affect every link of harmonic gear transmission, and flexible wheel is the most deformed component in harmonic reducer, so the deformation characteristic of flexible wheel is very important to the transmission accuracy of harmonic gear. In this paper, the deformation mechanism and fatigue characteristics of flexible wheel are analyzed theoretically. (2) finite element simulation analysis of flexible wheel model is carried out by using ANSYS Workbench software, and the deformation law and stress distribution characteristics of flexible wheel under initial assembly are studied. The influence of different materials on the dynamic characteristics of flexible wheel is analyzed in detail, and the modal analysis of flexible wheel is carried out, and the mode shape and natural frequency of flexible wheel are obtained. It is found that the natural frequencies of glass fiber reinforced epoxy matrix composites are approximately equal to those of 30CrMnSiNiA, while that of carbon fiber reinforced epoxy matrix composites is twice that of each order. This conclusion provides a theoretical basis for the selection of materials in the subsequent flexure wheel manufacturing. (3) based on the deformation characteristics of the flexure wheel, an experimental platform is designed. The relationship between the flexible wheel amplitude and the velocity is studied, and the radial displacement of the flexure wheel under the condition of velocity and load is analyzed. In addition, the radial displacement of the flexwheel rotation is shown in the form of polar coordinates. The results show that the amplitude of flexible wheel increases with the increase of rotational speed and reaches the maximum value at 0.4r/min, and then the curve changes linearly.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH132.43

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本文編號(hào)：2211859