諧波減速器是一種利用柔輪的變形運動來進(jìn)行動力或運動傳遞的減速機構(gòu)。具有高精度、高剛度、小體積、大傳動比等優(yōu)點。諧波減速器在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,也是機器人關(guān)節(jié)部位的重要減速機構(gòu),其成本占機器人總成本的36%左右。諧波減速器的好壞對機器人的工作性能起著重要作用。與發(fā)達(dá)國家相比,我國在高精度諧波減速器領(lǐng)域差距較大,這極大限制了我國機器人行業(yè)的蓬勃發(fā)展和“智能制造2025”的的順利實施。我國以前生產(chǎn)的諧波減速器大多為漸開線齒廓,傳動精度不高且易發(fā)生疲勞失效,因此對新型齒廓的諧波減速器展開研究就顯得尤為重要。圓弧齒廓諧波減速器在運動過程中重合度更高、接觸應(yīng)力更均勻、嚙合側(cè)隙更小。從理論上分析諧波減速器的嚙合原理,研究要部件的形變、接觸應(yīng)力和嚙合特性具有重要意義,研究結(jié)果可為齒形的優(yōu)化和新型諧波減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論依據(jù)。本文的研究內(nèi)容如下:首先,闡述了諧波減速器的傳動原理,確定了各構(gòu)件之間的幾何關(guān)系,確定了諧波減速器的柔輪、剛輪、波發(fā)生器和柔性軸承的結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù);再根據(jù)柔輪尺寸和傳動比要求確定了雙圓弧齒廓的形狀;根據(jù)齒廓嚙合關(guān)系,采用包絡(luò)原理,運用Matlab軟件計算出了與柔輪直接嚙合的剛輪齒廓參數(shù),完成了諧波減速器的結(jié)構(gòu)和齒形設(shè)計。為了體現(xiàn)雙圓弧齒廓的優(yōu)異性能,與漸開線齒廓進(jìn)行了嚙合特性分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙圓弧齒廓嚙合側(cè)隙遠(yuǎn)小于漸開線齒廓,嚙合時間也更長,且無尖頂嚙合存在。其次,運用Abaqus軟件對柔性軸承的應(yīng)力與變形進(jìn)行了分析,并且分析了柔輪的應(yīng)力;運用Ansys軟件對柔輪齒廓不同截面的彈性變形與角位移進(jìn)行了分析。對柔性軸承分析后發(fā)現(xiàn)應(yīng)力與變形在空載與負(fù)載狀態(tài)關(guān)于長軸和短軸分別對稱。加載后變形與加載前相同但應(yīng)力變化明顯,最大應(yīng)力增加近一倍,在長軸出現(xiàn)了應(yīng)力集中,內(nèi)圈是其薄弱環(huán)節(jié)。對柔輪分析后發(fā)現(xiàn)柔輪筒體應(yīng)力比齒廓端小,齒廓外壁應(yīng)力比內(nèi)壁大,位于柔輪長軸齒廓后端截面齒槽處。本文還分析了柔性軸承對柔輪變形的影響,為齒形設(shè)計與修形提供了重要依據(jù)。然后,運用雙三次樣條曲線擬合了徑向、周向變形曲線和角位移曲線,量化了柔輪齒廓的變形狀態(tài)。分析了齒廓段沿周向變形曲線的變化靈敏性,對額定載荷不同截面和不同載荷條件下前端截面的微分特性進(jìn)行了分析。然后在第三章分析柔性軸承對柔輪變形的基礎(chǔ)上,耦合得到了柔性軸承與柔輪齒廓均存在時柔輪的徑向變形,并進(jìn)行了干涉檢驗,隨后對齒廓修形,設(shè)計了全新的三維齒廓,使柔輪齒與剛輪齒不再發(fā)生干涉。最后,運用有限元軟件計算所得變形結(jié)果對柔輪的嚙合運動軌跡進(jìn)行了仿真,并對不同結(jié)構(gòu)、不同工況和不同截面的嚙合側(cè)隙進(jìn)行了分析。無柔性軸承存在時,當(dāng)載荷不大于額定載荷時,柔輪齒廓三個截面均不與剛輪發(fā)生干涉;當(dāng)承受1.4倍額定載荷時,前端截面與中間截面在嚙合初始階段與剛輪部分干涉。當(dāng)柔性軸承存在時,柔輪齒廓三個截面將發(fā)生干涉;設(shè)計三維齒廓修形后,分析側(cè)隙后齒廓不再干涉。
【學(xué)位單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH132.46
【部分圖文】：

圖 1.1 筒形柔輪結(jié)構(gòu)圖ig. 1.1 The structure figure of cup shaped flexspli現(xiàn)階段國內(nèi)的諧波減速器缺點明顯：承載兩倍。由此可見，要進(jìn)一步減少諧諧波承載能力和使用壽命，就必須更加深入國內(nèi)外研究現(xiàn)狀工程師孫偉于 1961 年將諧波齒輪傳動齒輪傳動進(jìn)行研究與制造。1983 年建立速器標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品 通過研究鑒定；1993論研究、試制和應(yīng)用等方面獲得了較大的國家之一。迄今為止，已有北京中技

度比柔輪內(nèi)徑略長，短軸長度比柔數(shù)相同，但齒數(shù)更多，屬于少齒差與柔輪由于存在一定的過盈量，迫使輪齒完美嚙合，而短軸齒完全脫開。依次與剛輪發(fā)生嚙合，而由長軸到波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)一周，柔輪與剛輪發(fā)生動[72]。周，柔輪輪齒上的固定一點就會循環(huán)速器傳動的波數(shù)。圖 2.1 中諧波減速器言波數(shù)不超過 3。柔輪的彈性變形是器轉(zhuǎn)動時，柔輪齒上某點將會產(chǎn)生徑方向的切向變形。徑向變形與切向動，從而使柔輪沿著波發(fā)生器運動波發(fā)生器轉(zhuǎn)動一圈拔過剛輪輪齒的齒

定點在柔輪上的徑向位移

【參考文獻(xiàn)】

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1 王家序;周祥祥;李俊陽;肖科;周廣武;;不同共軛原理的雙圓弧齒廓諧波齒輪傳動分析[J];四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版);2015年05期

2 張棟梁;劉飛;;基于有限元的諧波齒輪傳動柔性軸承動態(tài)和接觸特性分析[J];機械傳動;2015年05期

3 吳偉國;于鵬飛;侯月陽;;短筒柔輪諧波齒輪傳動新設(shè)計新工藝與實驗[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2014年01期

4 鄒創(chuàng);陶濤;梅雪松;呂江偉;姜歌東;;機器人關(guān)節(jié)短筒諧波減速器接觸計算與分析[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2013年05期

5 余光輝;譚晶;黃迪山;;基于有限元模擬的諧波傳動中齒干涉分析[J];機械傳動;2012年08期

6 姜晨;黃迪山;杜世成;;基于有限元法的諧波齒輪剛輪設(shè)計[J];科技傳播;2012年09期

7 毛彬彬;張石平;;諧波齒輪傳動重合度的計算方法研究[J];機械設(shè)計與制造;2011年07期

8 辛洪兵;;雙圓弧諧波齒輪傳動基本齒廓設(shè)計[J];中國機械工程;2011年06期

9 陳曉霞;林樹忠;邢靜忠;劉玉生;;基于撓性構(gòu)件變形的諧波齒輪裝配模型[J];計算機集成制造系統(tǒng);2011年02期

10 盧其輝;梁醫(yī);范元勛;王華坤;;基于諧波傳動嚙合仿真的齒形干涉研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2009年19期

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1 辛洪兵;;開發(fā)圓弧齒廓諧波齒輪傳動技術(shù)[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C];2000年

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1 董惠敏;基于柔輪變形函數(shù)的諧波齒輪傳動運動幾何學(xué)及其嚙合性能研究[D];大連理工大學(xué);2008年

2 陽培;諧波齒輪傳動裝置及其短筒柔輪分析研究[D];機械科學(xué)研究總院;2006年

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1 郭宣瑾;諧波傳動杯形柔輪表面摩擦學(xué)設(shè)計研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

2 嵇鑫健;CTC齒形諧波傳動齒廓設(shè)計與嚙合分析[D];南京理工大學(xué);2013年

3 于鵬飛;機器人用短筒柔輪諧波減速器研制與性能測試[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

4 張威;諧波齒輪柔輪的有限元分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2012年

5 羅明;雙圓弧齒廓短杯諧波齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計與有限元分析[D];南京理工大學(xué);2012年

6 畢仲國;諧波齒輪傳動關(guān)鍵零件力學(xué)特性分析[D];吉林大學(xué);2011年

7 張春懋;齒嚙式輸出諧波傳動柔輪變形函數(shù)與齒形研究[D];大連理工大學(xué);2010年

8 吳開春;短筒柔輪諧波齒輪參數(shù)化設(shè)計與有限元分析[D];西安科技大學(xué);2010年

9 張世民;基于ANSYS的諧波減速器柔輪受力分析[D];上海交通大學(xué);2009年

10 趙興;短筒諧波齒輪傳動研究[D];大連理工大學(xué);2009年

本文編號：2813167