【摘要】：諧波傳動技術(shù)是上世紀(jì)50年代中期開始發(fā)展的新型傳動技術(shù)。由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、傳動精度高、傳動比大、承載能力高、傳動效率高等多方面優(yōu)點,在諧波減速器出現(xiàn)之后,世界各國紛紛致力于對諧波減速器的研究和生產(chǎn)。在實際工作中,柔輪較諧波減速器的其它零件更易發(fā)生破壞,因此提高柔輪的疲勞壽命一直是諧波減速器的重要研究方向。當(dāng)前發(fā)現(xiàn)長筒型柔輪和短筒型柔輪的失效主要發(fā)生在齒圈部位和筒底部位,也是柔輪中等效應(yīng)力較大的兩個部位,柔輪的最大應(yīng)力點一般發(fā)生在柔輪的齒圈與筒身連接的部位。柔輪屬于柔性體構(gòu)件,其應(yīng)力和撓度計算極其復(fù)雜,同時,柔輪的最大徑向變形量與厚度的比值較大,所以其應(yīng)力和撓度在理論上無法準(zhǔn)確獲得,只能靠實驗來確定。考慮到上面諸多因素,研究柔輪的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù),設(shè)計新型柔輪勢在必行。改變其關(guān)鍵位置結(jié)構(gòu),消除柔輪齒圈部位應(yīng)力集中是對柔輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和改進(jìn)的重要前提,同時也是對現(xiàn)有諧波減速器固有結(jié)構(gòu)突破的重要方式。首先,本文通過理論角度進(jìn)行柔輪結(jié)構(gòu)的分析,對柔輪結(jié)構(gòu)做出改進(jìn),將現(xiàn)有的筒型諧波減速器的核心部件薄壁柔輪進(jìn)行優(yōu)化,通過去除原來長筒柔輪的筒壁,改成一種半圓弧形結(jié)構(gòu),進(jìn)行關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化,保證新型柔輪的可靠性。其次,使用ANSYS Workbench軟件對原有長筒型柔輪和我們設(shè)計的新型柔輪進(jìn)行有限元分析,得到了柔輪在空載和負(fù)載狀態(tài)下的變形特性和規(guī)律,以及應(yīng)力的整體分布情況和最大應(yīng)力發(fā)生的位置。通過使用Fatigue對新型柔輪做出疲勞壽命的分析,然后對后續(xù)實驗進(jìn)行了進(jìn)一步的指導(dǎo)。最后,對于新設(shè)計出的柔輪,設(shè)計出整套諧波減速器加工圖紙,設(shè)計實驗方案以及實驗平臺。對柔輪的傳動精度、回轉(zhuǎn)誤差、扭轉(zhuǎn)力矩、啟動力矩、效率、超載測試和溫升做了精確的測量和實驗。
【圖文】：

發(fā)生器專用數(shù)控中心對波發(fā)生器進(jìn)行自動化加工，加工技術(shù)非常成熟。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀上海紡織科學(xué)研究院的工程師孫偉在上個世紀(jì) 60 年代（1961 年）將諧波傳動技術(shù)引入我國。于是我國從上個世界 60 年代便開始對該技術(shù)投入研究并開始發(fā)展。1969 年，前航空工業(yè)部精密機(jī)械研究所的司光晨等專家對諧波齒輪平面嚙合的問題進(jìn)行了研究[16]。1983 年，我國成立諧波傳動研究室。1985 年，沈允文教授等人編著了 諧波齒輪傳動理論和設(shè)計 。1993 年，我國制定了 GB/T14118-93 諧波傳動減速器國家標(biāo)準(zhǔn)。之后多家諧波傳動技術(shù)的公司如雨后春筍般在中國大地發(fā)展。但是由于該項技術(shù)的尖端性和局限性，，很多公司在做不到頂尖以至于不能盈利的情況下消失了。但是到目前為止，以重慶大學(xué)、北京諧波傳動技術(shù)研究所、清華大學(xué)、蘇州綠的諧波傳動科技有限公司、北京中技克美諧波傳動有限責(zé)任公司以及北方精密機(jī)械研究所為首的多家諧波傳動技術(shù)的公司仍在從事諧波傳動方面的研究生產(chǎn)。圖 1-1 為現(xiàn)有國內(nèi)的諧波減速器三大件實物圖 1-2 為裝配好的諧波減速器實物。

圖 1-2 裝配好的諧波減速器實物Fig. 1-2 Assembled harmonic reducer006 年，陽培和王長明等人對國內(nèi)諧波傳動的發(fā)展方向做了初步總結(jié)，其中理及運動學(xué)理論、齒形的研究、柔輪變形及應(yīng)力狀態(tài)分析、結(jié)構(gòu)參數(shù)及優(yōu)制造工藝研究和傳動精度方面的研究等方面，還對未來的研究方向提出出諧波齒輪減速器的運動學(xué)模型主要分為摩擦模型和行星模型兩類，其中動理論比行星模型更接近諧波齒輪傳動的理論，但是其忽略了摩擦滑動燕山大學(xué)的姜世平等人研究了柔輪載荷分布的規(guī)律并提出了研究嚙合區(qū)內(nèi)的重要性。在嚙合區(qū)內(nèi)應(yīng)用函數(shù)方法，設(shè)計了一種新的實驗方法。聯(lián)合扭并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)和諧波實驗裝置得出了齒輪的修正系數(shù)。為柔輪殼體的大和幾何形狀優(yōu)化提供了可靠的計算方法[31-32]。辛洪兵等通過建立諧波傳動的方法改進(jìn)了研究諧波齒輪傳動運動學(xué)的計算。當(dāng)柔輪采用不同形狀的
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH132.46

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