基于ANSYS的杯形柔轮结构参数对柔轮应力的敏感度分析

为研制出谐波减速器的短杯柔轮,使用ANSYS的APDL语言开发了杯形谐波柔轮的参数化等效接触模型,利用该模型分析25机型到60机型的柔轮在波发生器作用下所受到的应力情况,并与经验理论公式计算值进行比较,验证柔轮与波发生器参数化等效接触模型的准确性,并描述柔轮的最大等效应力随柔轮型号的变化规律。针对32机型分析柔轮的关键结构参数,包括柔轮筒长、齿圈壁厚、光滑圆筒壁厚、齿宽、三个柔轮圆角半径等参数的变化对柔轮的最大等效应力和光滑圆筒部分最大等效应力的影响敏感度,为短杯柔轮的结构参数优化设计提供依据。另外,在热和结构耦合的情况下对柔轮与刚轮的接触模型进行简化,给出柔轮最大应力随温度的变化曲线,为研究柔轮在高低温环境下的失效提供依据。     

筒形柔轮的结构优化与有限元分析

柔轮是谐波减速器的核心部件,同时也是由于应力集中而最容易失效的部件.针对某型谐波减速器筒形柔轮齿圈局部应力集中问题,对筒形柔轮进行结构优化,并进行有限元分析,对比工作状态下结构优化前长筒柔轮和结构优化后短筒柔轮的等效应力.分析结果表明,通过结构优化,筒形柔轮的轴向长度大大缩小,最大应力值明显减小.对结构优化后的筒形柔轮进行结构参数分析,进而选择最优的结构参数.     

变结构双圆弧柔轮的应力分析

基于公切线型双圆弧为齿廓的柔轮和椭圆波发生器的谐波齿轮传动为研究对象,建立三维装配模型,对模型进行有限元分析。在基础结构上对柔轮的结构做了一定的改进,即在柔轮齿上倒角和在柔轮光滑圆筒的外表面切入一定的圆弧深度,对比分析了其柔轮的应力分布、应力集中情况。并分析了柔轮应力随着齿上倒角半径大小和柔轮光滑圆筒外表面切入的圆弧深度的变化情况。     

谐波减速器柔轮结构优化设计

针对谐波减速器的柔轮在工作过程中易破损问题,建立柔轮与波发生器之间的有限元模型。根据半无矩理论,进行柔轮强度分析,分别对直线直角回形柔轮和直线圆角回形柔轮在空载条件下进行等效应力及等效应变的数值分析,并对不同筒体长度(L1)的柔轮受力情况进行了研究。研究表明:在相同的工作条件下,等效应力和等效应变都随着L1的增加而减小,其中直线直角回形柔轮的最大等效应力和最大等效应变都小于直线圆角回形结构,所以将柔轮设计成直线直角回形结构较好。为谐波减速器中柔轮的设计提供了理论基础。     

圆柱杯形柔轮的应力变形分析

谐波传动的性能取决于轮齿的承载能力和柔轮整体的应力状态,谐波减速器的整体尺寸主要由柔轮的尺寸决定.针对某工程所应用的谐波传动中的圆柱杯形柔轮,进行了应力、变形分析.使用Pro/E软件建立圆柱杯形柔轮的简化三维模型,应用ANSYS软件进行有限元分析,得到模型的应力和变形云图.通过设置不同的厚径比与不同的长度,进行对比分析,得到圆柱杯形柔轮的应力和变形分布规律.在应力、变形分析的基础上,对圆柱杯形柔轮的结构参数进行了优化.     

谐波减速器柔轮结构优化设计研究

针对谐波减速器的柔轮在工作过程中易破损问题,本文建立了柔轮与波发生器之间的有限元模型。根据半无矩理论,分别对三种不同形状的柔轮在空载条件下进行了等效应变和等效应力的数值分析。研究表明:柔轮的危险区域在齿圈部分,齿圈上的应力呈对称分布。三种不同形状的柔轮中,直线直角回形柔轮的等效应变和等效应力都较小。因此,在相同的工作要求条件下,将柔轮设计成直线直角回形结构比较好。为柔轮的优化设计提供了理论基础。     

谐波减速器中双圆弧柔轮的齿形修形及试验研究

针对实际工况中,谐波减速器双圆弧柔轮在啮合传动过程中存在齿轮干涉问题,基于柔轮与刚轮齿面接触分析的有限元法,对柔轮轮齿采用两段螺旋线修形方法进行修形,然后对样机进行了综合性能测试。结果表明,修形后的柔轮对刚轮齿面接触应力最大为72 MPa,相比修形前减小了368 MPa,且修形后的柔轮其他位置的齿面接触应力略高于修形前,不仅有效避免了齿轮干涉问题,还提高了谐波减速器的啮合传动性能;样机的对比测试也验证了柔轮修形后的谐波减速器各项传动性能均优于修形前。该项研究为谐波减速器系统的动态特性和啮合特性分析提供了有益参考。     

新型谐波减速器柔轮结构分析设计

谐波减速器柔轮作为核心部件,其强度和使用寿命决定整个谐波减速器的工作性能.为了提高其寿命和承载能力,提出一种新型分体式柔轮结构.该结构基于传统的长筒型柔轮,将原先整体的柔轮杯体分成筒体和卡盘两部分,通过筒体上的卡爪与卡盘间的相互配合,共同组成一个新型杯体.首先建立柔轮的三维模型,然后导入ANSYS Workbench平台,并对所提出的新型分体式结构和整体式结构进行仿真对比分析.结果表明:在二者各结构参数相同的情况下,新型分体式结构在最大等效应力方面相对于传统的整体式结构有一定降低,进而有效提高了柔轮寿命.     

谐波减速器柔轮结构改善与分析

柔轮是谐波减速器中最核心的部分,也是容易发生失效的部分。以某型号谐波减速器的柔轮作为研究对象,对其结构做了大幅度的改变,在SolidWorks中建立柔轮的三维模型,然后转换格式导入Workbench中进行有限元分析,对比了工作状态下两种模型的等效应力。分析结果显示,新结构柔轮的长径比得到大大缩小,且最大应力发生位置移动且大幅下降。对新结构柔轮进行关键参数的分析对比,得到此柔轮整体结构的改善。     

双圆弧柔轮内部应力分布研究

柔轮作为谐波齿轮传动中起承载作用的关键环节,容易由于疲劳而造成失效。为研究柔轮内部应力变化规律,观察其内部应力分布情况,基于ANSYS有限元分析软件,研究在波发生器驱动作用下,多个几何结构参数对柔轮内部各部分应力变化规律。结果表明,对比分析柔轮各个部分应力,柔轮齿圈部分应力最大,此处出现最大应力点,而筒底部所受的应力最小;筒长对柔轮应力影响较为明显,桶底圆角半径对筒底部分应力影响波动较大,筒体部分最大等效应力与齿圈部分最大等效应力具有相似趋势;柔轮壁厚对柔轮整体性能影响较大,而齿圈宽度增加,会使得柔轮整体应力以及各部分应力随之增加。因此,在设计杯型柔轮时,应首先确定柔轮齿宽参数,再选择合理的柔轮筒长、壁厚以及桶底倒角半径,从而减小柔轮应力,提高柔轮使用寿命。     

柔轮齿圈应力的有限元分析

建立了谐波齿轮传动柔轮齿根应力的有限元分析模型 ,比较了具有相同传动比、分度圆直径和柔轮壁厚 ,但齿差系数 kz 分别为 1和 2的谐波齿轮传动情况下柔轮齿圈的应力状况。由于刚度不连续现象的减弱 ,kz=2的谐波齿轮传动中柔轮变形形状更接近于理论值 ,它改善了传动的啮合质量 ,降低了动载荷 ;柔轮所需的变形力降低到原来的 75 % ,因此波发生器与柔性轴承及柔轮环节的磨损减弱 ,提高了传动效率 ;柔轮齿根最大应力值之比的有限元分析结果与考虑轮齿影响系数 kt的理论估算比较接近     

谐波齿轮传动中柔轮应力的有限元分析

建立了谐波齿轮传动中杯形柔轮与波发生器接触分析的有限元模型,对常用的滚轮、凸轮及圆盘式波发生器作用下柔轮空载时的应力进行了计算分析,得到了柔轮壳体的应力分布状况。研究表明:柔轮壳体上的最大应力出现在齿圈与波发生器的接触部位,齿圈上沿圆周方向的应力呈对称分布,在长轴和短轴处较大,在两者中部较小;沿齿圈宽度上柔轮的应力分布状况在双滚轮和四滚轮下相近,最大应力位于齿圈后端;双圆盘和凸轮下应力分布相近,最大值位于齿圈前端;在同样大的变形下,采用圆盘波发生器时柔轮上具有较小的应力。     

三波谐波齿轮传动柔轮应力分析

根据弹性理论 ,分析了三波谐波齿轮传动柔轮应力 ,推导了柔轮应力计算公式 ,并通过实例验证了公式的正确性 ,为三波谐波齿轮传动的进一步研制、开发提供了理论依据     

谐波齿轮传动柔轮的应力和疲劳强度分析

柔轮的工作应力和寿命决定了整个谐波减速机的传动性能,对柔轮的应力和疲劳强度的研究,有利于提高谐波传动精度和柔轮使用寿命。从理论的角度计算了某型号谐波齿轮减速机的杯型柔轮空载下的应力峰值和负载时柔轮的疲劳安全系数,利用Inventor建模和ANSYS Worbench仿真软件验证了计算结果的可靠性,得到了柔轮最大等效应力和变形随负载变化的规律。结果表明:柔轮最大变形量在柔轮长轴和短轴区域;柔轮最大等效应力在齿圈部分,齿圈与筒体过渡部分和凸缘与筒体的过渡部分;扭矩的增大对柔轮最大位移影响较小,而最大应力随负载的增大而增大;柔轮最佳工作段为负载小于100 N。基于上述静力学分析,在仿真软件中输入柔轮材料的S-N曲线可以得到柔轮在不同负载下的寿命云图和安全系数云图,可以确定该柔轮在受到110 N左右的扭矩时易发生疲劳断裂。     

考虑磨损与变形的谐波齿轮精度可靠性分析与优化设计

针对谐波齿轮减速器中存在的磨损和变形因素导致减速器传动精度低、可靠性差等问题,建立考虑磨损与变形的谐波齿轮减速器传动误差模型,并进行精度可靠性分析与优化设计.通过分析传动误差的影响因素建立了传动误差模型;基于磨损经验模型和试验数据,应用贝叶斯修正方法建立动态磨损模型,同时根据试验数据和高斯过程回归建立柔轮变形模型;综合...     

基于ANSYS的谐波齿轮减速器疲劳寿命仿真分析

谐波齿轮减速器是一种新型机械传动机构,其寿命评估越来越受到人们的重视。谐波齿轮减速器的最主要的故障模式是柔轮的疲劳断裂,故该文采用三维实体建模和有限元分析的方法,首先对柔轮进行实体建模,分析其受力情况,并根据相关的理论对实体模型进行简化,在ANSYS软件中利用有限元方法进行静力结构分析,并在此基础上引入疲劳分析模块进行疲劳寿命估计。计算结果表明该方法能够对谐波齿轮减速器进行较为有效的寿命估计。     

基于ABAQUS谐波齿轮柔轮变形与应力研究

采用ABAQUS软件建立了谐波齿轮有限元实体模型,对波发生器装配过程以及谐波齿轮动态工作过程进行了仿真,得到了两过程中柔轮的变形与应力分布状况。研究表明：柔轮初始变形函数存在误差,但误差不大,在柔轮装配应力中周向正应力是主要组成,柔轮周向正应力与周向切应力皆沿着筒长方向递减,但周向切应力有一过渡区域;柔轮动载径向变形曲线在某区域内不在遵循正（余）弦曲线规律,周向变形曲线有轻微的相位角偏移,在齿圈区域柔轮动态Mise应力曲线存在明显的四个波峰,筒体区域Mise应力曲线波动幅度不大。     

基于ANSYS的谐波减速器杯型柔轮应力分析与参数优化

谐波齿轮的主要失效形式是柔轮的破坏,所以对柔轮的强度研究是谐波齿轮传动的重要课题。本文通过对柔轮应力的理论分析,得出柔轮厚径比和筒体长度是柔轮强度的主要影响因数。进而结合实例在Pro/E中建立包含轮齿的柔轮的精确三维实体模型,导入到ANSYS中进行应力分析,得到柔轮厚径比和筒体长度对柔轮应力的影响规律,然后在此基础上对柔轮的参数进行了改进。最后利用Matlab按最小二乘原理对得到的试验数据进行曲线拟合,证明了理论计算的正确性。     

谐波减速器柔轮的动态特性研究

谐波减速器的传动机理是建立在弹性变形协调理论基础上的,易导致谐波减速器的关键部件-柔轮产生疲劳破坏。为解决这一难题,以XB1-50-80型谐波减速器为研究对象,对其进行了动态特性研究,分析结果表明,在工作频率内,不会引起柔轮的共振。得到了柔轮的振型主要表现为:柔轮杯口的径向拉伸,杯底的轴向拉伸和弯曲。研究结果有助于进行柔轮的优化设计,减小运行工况下柔轮的应力,提高使用寿命。