諧波傳動依靠柔輪彈性變形解決了大傳動比和結構尺寸間相互矛盾的難題,已成為當今宇航探測、人工智能和軍事領域的重點關注對象。但由于柔輪需要承受每分鐘上千次的循環(huán)交變應力,其疲勞強度和使用壽命嚴重制約了諧波的傳動性能。因此,分析柔輪結構參數(shù)對變形和應力的影響,開展柔輪的結構優(yōu)化和疲勞敏感性等研究就具有極其重要的意義。本文以禮帽型SHF14諧波減速器為研究對象,建立其與波發(fā)生器裝配的參數(shù)化模型,通過理論推導和數(shù)值仿真相結合的方式開展不同結構參數(shù)對柔輪變形和應力的規(guī)律研究,隨后基于響應面法和BBD實驗樣本點設計尋求結構的最優(yōu)解,主要研究內(nèi)容為:1.基于禮帽型柔輪與波發(fā)生器的接觸狀態(tài),借助結構撓度理論和疲勞強度公式,分析影響禮帽型柔輪變形和應力分布的關鍵參數(shù),并比較其與傳統(tǒng)杯型結構之間的異同。2.通過在Creo2.0軟件中建立禮帽型柔輪與波發(fā)生器的參數(shù)化裝配模型,利用聯(lián)合仿真界面將其導入ANSYS Workbench中。然后定義兩構件接觸面之間的摩擦、穿透等非線性行為,并在重點區(qū)域設定觀測路徑,最終分析柔輪靜態(tài)下的變形規(guī)律和應力分布等。研究發(fā)現(xiàn),禮帽型柔輪的最大變形和等效應力的位置與杯型柔輪相似,... 

【文章來源】：江蘇科技大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 諧波傳動背景與應用
    1.3 諧波傳動的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容
第2章 諧波傳動接觸與強度理論
    2.1 諧波傳動基本原理
        2.1.1 諧波齒輪的基本構造
        2.1.2 傳動比計算
    2.2 禮帽型柔輪概述
    2.3 柔輪撓度與接觸應力
    2.4 柔輪結構失效分析
        2.4.1 齒面磨損分析
        2.4.2 疲勞強度分析
        2.4.3 結構失穩(wěn)分析
    2.5 本章小結
第3章 柔輪建模與有限元分析
    3.1 柔輪參數(shù)化建模
        3.1.1 禮帽型柔輪結構建模
        3.1.2 波發(fā)生器結構建模
    3.2 有限元接觸分析
        3.2.1 ANSYS軟件介紹
        3.2.2 非線性接觸定義
    3.3 禮帽型柔輪與波發(fā)生器裝配設定
        3.3.1 三維模型結構簡化
        3.3.2 模型導入與材料定義
        3.3.3 模型分割與網(wǎng)格劃分
        3.3.4 禮帽型柔輪、波發(fā)生器邊界約束和接觸面定義
    3.4 路徑設置與有限元分析
        3.4.1 觀測路徑設置
        3.4.2 禮帽型柔輪位移分析
        3.4.3 禮帽型柔輪應力分析
    3.5 本章小結
第4章 禮帽型柔輪對不同結構參數(shù)的響應
    4.1 不同長徑比的柔輪變形和應力研究
        4.1.1 不同長徑比柔輪的變形和應力趨勢
        4.1.2 不同長徑比的柔輪變形分析
        4.1.3 不同長徑比的柔輪等效應力分析
    4.2 不同壁厚的柔輪變形和應力研究
        4.2.1 不同壁厚柔輪的變形和應力趨勢
        4.2.2 不同壁厚的柔輪等效應力分析
    4.3 不同圓角半徑的柔輪變形和應力研究
        4.3.1 不同圓角半徑柔輪的變形和應力趨勢
        4.3.2 不同圓角半徑的柔輪等效應力分析
    4.4 本章小結
第5章 禮帽型柔輪的多目標響應優(yōu)化
    5.1 引言
    5.2 優(yōu)化設計理論
        5.2.1 響應面法概述
        5.2.2 響應面建模理論
        5.2.3 實驗設計方法
    5.3 禮帽型柔輪多目標優(yōu)化
        5.3.1 模型合理性驗證
        5.3.2 優(yōu)化目標與約束的確定
        5.3.3 靈敏度及響應面分析
        5.3.4 優(yōu)化結果分析
        5.3.5 優(yōu)化前后柔輪的力學性能變化
    5.4 優(yōu)化后尺寸參數(shù)的校核
    5.5 禮帽型諧波減速器的樣機試制
    5.6 本章小結
第6章 禮帽型柔輪的模態(tài)與疲勞敏感性分析
    6.1 模態(tài)理論概述
    6.2 模態(tài)結果分析
    6.3 柔輪疲勞概述
    6.4 不同結構參數(shù)的禮帽型柔輪疲勞分析
        6.4.1 不同長徑比的疲勞分析
        6.4.2 不同壁厚的疲勞分析
        6.4.3 不同圓角半徑的疲勞分析
    6.5 本章小結
結論與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間學術成果與科研項目
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]輕量化起升機構的兩支點減速器支撐多目標優(yōu)化設計[J]. 朱慧云,王淑妍,呂淥淵,陳星,丁進.  計算機集成制造系統(tǒng). 2018(09)
[2]波發(fā)生器對諧波齒輪傳動的影響分析研究[J]. 陳鵬,范元勛.  機械制造與自動化. 2017(02)
[3]諧波減速器中柔輪結構屈曲有限元分析[J]. 張慶茹,黃迪山,顧京君.  機械傳動. 2017(02)
[4]諧波減速器柔性薄壁軸承的力學特性分析[J]. 姜祎,王亞珍,趙坤,蘇達士.  軸承. 2017(01)
[5]徑向變形量系數(shù)對諧波齒輪傳動嚙合特性的影響[J]. 樊明龍,顧亞文.  機械傳動. 2016(02)
[6]諧波減速器傳動誤差的研究[J]. 沙曉晨,范元勛.  機械制造與自動化. 2015(05)
[7]不同共軛原理的雙圓弧齒廓諧波齒輪傳動分析[J]. 王家序,周祥祥,李俊陽,肖科,周廣武.  四川大學學報(工程科學版). 2015(05)
[8]空間高精度諧波減速器的應用及其發(fā)展趨勢[J]. 豐飛,王煒,唐麗娜,陳風帆,白彥偉.  機械傳動. 2014(10)
[9]諧波減速器柔輪失效模式分析[J]. 李謙,左昱昱.  機器人技術與應用. 2013(02)
[10]基于正交試驗和有限元分析的諧波傳動柔輪杯體結構優(yōu)化[J]. 董惠敏,李德舉,齊書學.  機械傳動. 2013(01)

博士論文
[1]響應曲面方法中試驗設計與模型估計的比較研究[D]. 方俊濤.天津大學 2011

碩士論文
[1]諧波齒輪傳動柔輪變形特性研究[D]. 柴文杰.中國地質(zhì)大學(北京) 2017
[2]結合廣義線性模型與貝葉斯方法的非正態(tài)響應穩(wěn)健參數(shù)設計[D]. 董超.南京理工大學 2017
[3]某諧波減速機波發(fā)生器柔性軸承疲勞壽命研究與結構優(yōu)化[D]. 王靜靜.湖南大學 2016
[4]諧波減速器柔輪力學特性分析[D]. 解恒鵬.重慶大學 2015
[5]諧波傳動機構柔輪的應力分布及壽命特性分析[D]. 趙建虎.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[6]機器人用短筒柔輪諧波減速器研制與性能測試[D]. 于鵬飛.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[7]高承載諧波齒輪傳動技術的研究[D]. 酈黎偉.南京理工大學 2012
[8]諧波減速器彈性薄壁構件的疲勞壽命分析[D]. 潘銀良.重慶大學 2011



本文編號：3197493