柔輪作為諧波傳動中的關(guān)鍵部件,其疲勞強(qiáng)度大小、輪齒嚙合性能直接影響諧波傳動的使用壽命與承載能力,因此選擇合理的柔輪結(jié)構(gòu)參數(shù)非常重要。本文以D120諧波傳動為研究對象,基于有限元方法分析柔輪的應(yīng)力與彈性變形,并通過對柔輪杯體及齒形參數(shù)的優(yōu)化,改善了傳動性能。本文在對諧波傳動原理研究的基礎(chǔ)上,首先采用殼體單元建立參數(shù)化柔輪接觸分析模型,通過求解空負(fù)載情況下柔輪的應(yīng)力場與彈性變形,確定柔輪容易發(fā)生疲勞破壞的位置。其次,將殼體有限元接觸分析模型與正交試驗(yàn)法相結(jié)合,運(yùn)用批處理方式進(jìn)行求解,分析柔輪杯體各結(jié)構(gòu)參數(shù)對最大應(yīng)力的影響。以此為依據(jù),把柔輪應(yīng)力最小作為目標(biāo)函數(shù),采用零階方法優(yōu)化得到最佳柔輪杯體參數(shù)。然后,基于諧波齒輪傳動運(yùn)動幾何學(xué),推導(dǎo)出共軛齒廓計(jì)算模型,為后續(xù)的齒形優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。同時(shí),根據(jù)柔輪彈性變形的空間分布,對輪齒運(yùn)動的接觸狀態(tài)進(jìn)行了分析,所得接觸線分布在后續(xù)仿真中得到驗(yàn)證。最后,建立諧波傳動實(shí)體參數(shù)化有限元模型,結(jié)合諧波傳動運(yùn)動幾何學(xué),分析空負(fù)載輪齒瞬心線及共軛齒廓。在柔杯最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上,保持漸開線基本齒形不變,通過逼近理論共軛齒廓的方式對其變位系數(shù)進(jìn)行空負(fù)載循環(huán)修正,求解... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

柔輪有限元模型

表面選用TARGE170目標(biāo)段單元，并沿軸向取單位長度作為單元大小，從而與柔輪齒圈部分網(wǎng)格保持一致。波發(fā)生器有限元模型如圖2.6所示，其單元數(shù)為14400，節(jié)點(diǎn)數(shù)為19200。圖2.6波發(fā)生器有限元模型 Fig.2.6Finiteelementmodelofwavegenerator2.3.3邊界約束條件及求解由于接觸分析模擬空負(fù)載兩種情況下柔輪的受力變形，因此亦將模型分兩步進(jìn)行求解。第一步的空載，即波發(fā)生器與柔輪的初始裝配，第二步的負(fù)載是在第一步基礎(chǔ)上完成柔輪所受力的施加。兩求解步的約束情況相同，對柔輪底部圓環(huán)面采用全約束，即約束該面節(jié)點(diǎn)所有的平動自由度與轉(zhuǎn)動自由度;約束波發(fā)生器內(nèi)環(huán)面所有的平動自由度，僅保留轉(zhuǎn)動自由度;柔輪內(nèi)齒圈部分內(nèi)環(huán)面與波發(fā)生器外環(huán)面組成接觸對，其中內(nèi)環(huán)面定義為接觸面

、為切向力qti，對應(yīng)節(jié)點(diǎn)至圓心的距離。結(jié)合 (2.9)至 (2.n)式便可得最大載荷凡ax，最終確定的接觸分析模型空負(fù)載邊界條件如圖2.8所示。1)空載羅羅矽嘿“:一 一圖2.8接觸模型邊界條件 Fig.2.8Boundaryeonditionofeontactmodel2.4殼體有限元結(jié)果分析波發(fā)生器裝入柔輪與加載的過程伴隨著柔輪的彈性變形以及各處應(yīng)力的產(chǎn)生，本小節(jié)將對殼體有限元分析結(jié)果進(jìn)行后處理，分析空載與負(fù)載情況下柔輪的彈性變形函數(shù)與應(yīng)力場，以便確定柔輪的薄弱部位，為后續(xù)杯體優(yōu)化提供依據(jù)。由2.2.2節(jié)可知柔輪的變形函數(shù)是在柱坐標(biāo)系下定義的，因此需要在柱坐標(biāo)系下提取有限元分析結(jié)果。柔輪的徑向變形w與周向變形v分別對應(yīng)有限元分析結(jié)果的徑向位移UX與周向位移UY，轉(zhuǎn)角變形竹與有限元分析結(jié)果的軸向轉(zhuǎn)角ROTZ互為相反數(shù)，即外二一ROTZ。因此欲得到柔輪彈性變形函數(shù)，需提取齒圈部分沿軸向截面周向各節(jié)點(diǎn)的線位移之尤Y、Uy與角位移ROTZ

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
[1]優(yōu)化理論及ANSYS程序在橋梁優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D]. 鄧楊芳.重慶交通大學(xué) 2009
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[3]基于有限元分析的諧波齒輪傳動變形協(xié)調(diào)研究[D]. 張麗華.大連理工大學(xué) 2004
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本文編號：3237590