本文關(guān)鍵詞：諧波傳動機(jī)構(gòu)柔輪的應(yīng)力分布及壽命特性分析

  更多相關(guān)文章： 諧波齒輪傳動 柔輪 有限元 疲勞壽命

【摘要】：隨著我國航空航天領(lǐng)域的不斷發(fā)展，諧波減速器的應(yīng)用越來越多，目前在航空航天領(lǐng)域60%的減速裝置采用的是諧波減速器。柔輪作為諧波減速器的彈性薄壁零件，其疲勞壽命嚴(yán)重制約著諧波齒輪減速器的使用壽命。研究諧波減速器的疲勞壽命問題，是一項具有實際工程意義的工作。本文利用有限元方法研究結(jié)構(gòu)參數(shù)和位置精度對柔輪應(yīng)力和疲勞壽命的影響。 以XB1-60型諧波齒輪減速器為例，根據(jù)經(jīng)驗公式，計算了諧波減速器三大件的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，并運用Pro/E建立了諧波減速器的參數(shù)化三維模型。通過對諧波減速器的實際工作過程的分析，考慮了柔輪輪齒的影響，忽略了柔輪底部的凸臺和波發(fā)生器柔性軸承剛度的影響，建立了柔輪和波發(fā)生器的裝配模型。利用Pro/E與ANSYS的接口，將三維模型導(dǎo)入到ANSYS中建立了諧波減速器的有限元模型。通過設(shè)置邊界條件和約束，運用接觸分析的方法分析了柔輪的應(yīng)力，并與理論計算應(yīng)力比較驗證模型的正確性。 運用接觸分析的方法得到了不同機(jī)構(gòu)參數(shù)，包括筒長、壁厚、齒寬、圓角半徑和前沿長度等對應(yīng)的柔輪的應(yīng)力分布圖，獲得了不同截面和不同部位的應(yīng)力值，并運用多項式擬合的方法繪制了相應(yīng)的曲線。分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)，對諧波減速器柔輪和柔輪各部位的最大等效應(yīng)力影響規(guī)律，得到了柔輪的危險截面，為柔輪尺寸參數(shù)的優(yōu)化提供了參考依據(jù)。除此之外，，獲得了柔輪和波發(fā)生器不同位置精度對應(yīng)柔輪應(yīng)力分布圖，并分析了柔輪不同截面和不同部位的應(yīng)力變化規(guī)律。 在對柔輪應(yīng)力分析的基礎(chǔ)上，利用S-N曲線法估算了不同應(yīng)力下柔輪的疲勞壽命，運用多項式擬合方法，繪制了柔輪應(yīng)力與壽命的疲勞壽命曲線。分析了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)、相對位置和同軸度與柔輪疲勞壽命的關(guān)系，為柔輪的優(yōu)化設(shè)計提供參考。
【關(guān)鍵詞】：諧波齒輪傳動 柔輪 有限元 疲勞壽命
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH132.43
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的目的及意義9-10
• 1.2 柔輪疲勞壽命的研究現(xiàn)狀及分析10-15
• 1.2.1 國外的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 柔輪建模及有限元分析16-27
• 2.1 諧波齒輪傳動的工作原理16
• 2.2 諧波減速器建模16-22
• 2.2.1 柔輪模型的建立17-18
• 2.2.2 剛輪模型的建立18-19
• 2.2.3 波發(fā)生器模型的建立19-22
• 2.3 有限元接觸分析22-26
• 2.3.1 單元選擇23-24
• 2.3.2 柔輪應(yīng)力分析24-25
• 2.3.3 模型的驗證25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 結(jié)構(gòu)參數(shù)對柔輪應(yīng)力的敏感度分析27-44
• 3.1 結(jié)構(gòu)尺寸對柔輪應(yīng)力的影響27-32
• 3.1.1 筒長對柔輪應(yīng)力的影響27-28
• 3.1.2 壁厚對柔輪應(yīng)力的影響28-30
• 3.1.3 圓角半徑對柔輪應(yīng)力的影響30
• 3.1.4 齒寬對柔輪應(yīng)力的影響30-31
• 3.1.5 杯口前沿對柔輪應(yīng)力的影響31-32
• 3.2 位置精度對柔輪應(yīng)力的影響32-43
• 3.2.1 軸向相對位置對柔輪應(yīng)力的影響33-34
• 3.2.2 同軸度對柔輪應(yīng)力的影響34-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第4章 柔輪的疲勞壽命分析44-53
• 4.1 疲勞壽命理論44-46
• 4.1.1 鋼的疲勞壽命44
• 4.1.2 金屬疲勞的S-N曲線44-46
• 4.2 尺寸參數(shù)對柔輪疲勞壽命的影響46-50
• 4.2.1 筒長對柔輪疲勞壽命的影響46-47
• 4.2.2 壁厚對柔輪疲勞壽命的影響47-48
• 4.2.3 圓角半徑對柔輪疲勞壽命的影響48-49
• 4.2.4 齒寬對柔輪疲勞壽命的影響49-50
• 4.2.5 前沿對柔輪疲勞壽命的影響50
• 4.3 位置精度對柔輪疲勞壽命的影響50-52
• 4.3.1 不同相對位置對柔輪疲勞壽命的影響51
• 4.3.2 不同同軸度對柔輪疲勞壽命的影響51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論與展望53-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 致謝60

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳大勇;小模數(shù)塑料剛輪塑料柔輪諧波減速器通過專家鑒定[J];航天制造技術(shù);1992年01期

2 葉慶泰，朱飛;諧波傳動柔輪強(qiáng)度的可靠性模型和設(shè)計[J];機(jī)械設(shè)計與研究;1994年04期

3 ;諧波傳動技術(shù)及諧波減速機(jī)[J];新技術(shù)新工藝;1994年03期

4 范又功;諧波齒輪裝置柔輪、凸輪與薄壁軸承的制造[J];制造技術(shù)與機(jī)床;1986年01期

5 黃明瑞,許元禮,李俊波;諧波齒輪傳動技術(shù)[J];機(jī)械工人.冷加工;1994年02期

6 蔡廣宇,李坤;三波諧波齒輪傳動柔輪應(yīng)力分析[J];現(xiàn)代機(jī)械;2004年05期

7 佟士懋;接轉(zhuǎn)化嚙合再現(xiàn)法設(shè)計加工諧波傳動柔輪[J];機(jī)械傳動;1995年04期

8 黃東兆,楊家軍,廖道訓(xùn);徑向諧波齒輪傳動中柔輪壁厚計算方法的研究[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2002年02期

9 林成新,王季康;封閉式諧波齒輪傳動柔輪疲勞強(qiáng)度計算[J];機(jī)械設(shè)計;1999年10期

10 閆艷紅,楊育林;一種柔輪與輸出軸為整體塑料件的諧波傳動[J];機(jī)械工程師;2001年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉文芝;張乃仁;李強(qiáng);;基于實體建模的柔輪強(qiáng)度有限元分析[A];人才、創(chuàng)新與老工業(yè)基地的振興——2004年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2004年

2 何惠陽;辛洪兵;張承嘉;謝金瑞;;四齒差諧波齒輪傳動嚙合性能的研究[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展（下冊）[C];1999年

3 穆塔里夫·阿赫邁德;買買提明·艾尼;哈麗畢努·艾合買提;菊池正紀(jì);;諧波齒輪傳動柔輪應(yīng)力解析的計算模型[A];第三屆十省區(qū)市機(jī)械工程學(xué)會科技論壇暨黑龍江省機(jī)械工程學(xué)會2007年年會論文（摘要）集[C];2007年

4 丁延衛(wèi);何惠陽;;諧波齒輪傳動中柔輪和波發(fā)生器組件的動力學(xué)建模與實驗[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（下冊）[C];2001年

5 修連存;黃俊杰;俞正奎;黃賓;王彌建;修鐵軍;王春波;張秋寧;;一種新型諧波傳動測角儀[A];第八屆全國X射線衍射學(xué)術(shù)會議論文集[C];2003年

6 汪逸群;劉偉;陳偉;顏昌翔;;指向鏡運動精度分析[A];第九屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集Ⅰ[C];2011年

7 ;諧波齒輪電化學(xué)修形工藝試驗研究[A];第五屆全國電加工學(xué)術(shù)年會論文集（電解加工篇）[C];1986年

8 張佑林;劉文波;姚傳志;趙繼松;蔡賢棟;;新型散齒端面諧波傳動的傳動原理[A];制造業(yè)與未來中國——2002年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2002年

9 滕向陽;姜坤;賈志新;陳澤;;新型立式回轉(zhuǎn)電火花線切割技術(shù)的研究[A];2007年中國機(jī)械工程學(xué)會年會論文集[C];2007年

10 滕向陽;姜坤;賈志新;陳澤;;新型立式回轉(zhuǎn)電火花線切割技術(shù)的研究[A];2007年中國機(jī)械工程學(xué)會年會之第12屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 北京中技克美諧波傳動有限責(zé)任公司總經(jīng)理　李克美;把諧波傳動產(chǎn)品推向世界[N];中國工業(yè)報;2003年

2 李克美;諧波傳動廣闊市場 大有作為[N];中國機(jī)電日報;2001年

3 北京中技克美諧波傳動有限責(zé)任公司總經(jīng)理 李克美;諧波傳動———傳動技術(shù)的重大突破[N];中國機(jī)電日報;2002年

4 李斌;中技克美公司諧波傳動產(chǎn)品深受用戶青睞[N];中國機(jī)電日報;2000年

5 本報記者 張家駒;讓諧波傳動騰飛太空[N];中國機(jī)電日報;2001年

6 王長榮;諧波傳動工業(yè)性試驗基地在京誕生[N];科技日報;2001年

7 周立成;上海鼎龍機(jī)械公司成功開發(fā)兩項新產(chǎn)品[N];中國包裝報;2000年

8 王寶琳;我諧波傳動減速器成功用于“神舟”[N];科技日報;2003年

9 ;“順義文化創(chuàng)意圈”現(xiàn)雛形[N];北京商報;2006年

10 王鵬;高新技術(shù)企業(yè)拉動空港工業(yè)區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2000年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 李懷勇;新型桿式壓電電機(jī)研究[D];燕山大學(xué);2013年

2 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

3 李俊陽;空間潤滑諧波減速器失效機(jī)理及其加速壽命試驗方法研究[D];重慶大學(xué);2012年

4 肖前進(jìn);諧波傳動式電動舵機(jī)多級滑�？刂萍胺蔷�性補(bǔ)償研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2013年

5 李躍峰;典型一次性機(jī)械零件設(shè)計及其應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

6 李耀伍;機(jī)電集成靜電諧波微馬達(dá)動力學(xué)特性研究[D];燕山大學(xué);2011年

7 韓雪峰;含間隙剛?cè)狁詈想妱佣鏅C(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2011年

8 劉洋;單馬達(dá)驅(qū)動多關(guān)節(jié)機(jī)械臂的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2009年

9 黎田;柔性關(guān)節(jié)機(jī)械臂及其運動學(xué)標(biāo)定和振動抑制的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙建虎;諧波傳動機(jī)構(gòu)柔輪的應(yīng)力分布及壽命特性分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

2 張勇;仿人機(jī)器人用1/4比例柔輪諧波傳動嚙合理論與分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

3 湯繼松;諧波減速器建模及其柔輪應(yīng)力分析[D];南華大學(xué);2013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 王天賜;諧波齒輪傳動中柔輪的有限元分析[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2010年

6 嚴(yán)鋒;具有復(fù)合材料層的諧波減速器動力學(xué)特性研究[D];重慶大學(xué);2013年

7 銀國偉;諧波摩擦傳動柔輪徑向力與徑向變形關(guān)系的分析及實驗[D];鄭州大學(xué);2010年

8 肖瑜;封閉諧波齒輪柔輪能量熵分析和形狀優(yōu)化設(shè)計[D];燕山大學(xué);2001年

9 蘇增榮;超磁致伸縮諧波電機(jī)柔輪變形與空間齒廓研究[D];大連理工大學(xué);2013年

10 彭寶林;內(nèi)嚙輸出環(huán)形重載精密諧波傳動承載與失效的研究[D];南京理工大學(xué);2011年

本文編號：831795