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谐波减速器若干问题的研究

付凯  
【摘要】:长期以来,谐波减速器一直是传动领域各国研究的热点课题,国内虽然有一些产品,但在输入转速、扭转角度、传动精度和使用寿命方面与日本等工业发达国家相比还存在很大的差距,尤其在工业机器人等领域的应用还不够成熟。本文主要利用有限元方法对谐波减速器常用的杯型柔轮和中空型柔轮进行有限元分析,研究柔轮几何参数对柔轮静态应力分布与动态特性的影响。本文首先介绍了谐波齿轮减速器的传动原理和特点,分析了柔轮上点的运动规律,以及不同形式波发生器作用下柔轮形变特点,根据传动原理推导出柔轮应力计算公式和强度校核公式。利用有限元分析软件ABAQUS,结合柔轮传动特性,建立柔轮与波发生器在初始变形阶段的接触模型,并根据柔轮和刚轮间接触模型,模拟柔轮负载情况。对比两种柔轮的应力分布云图和截面应力分布曲线,研究柔轮应力分布情况。其次,通过修改两种柔轮模型几何参数,得到不同长径比、齿圈宽度和壁厚的柔轮结构,建立不同几何参数的柔轮接触模型,获得其应力分布云图,绘制出最大等效应力变化曲线,探究柔轮几何参数对柔轮应力的影响。在中空型柔轮翻边处设计出圆角,通过有限元接触分析发现,圆角的设计使中空型柔轮各部分等效应力值和分布范围都明显减小。最后,借助ABAQUS软件对两种柔轮进行模态分析,提取出两种柔轮结构的固有频率和振型,发现中空型柔轮的各阶频率都大于杯型柔轮,且两种柔轮结构都可以避免共振现象的发生。


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