諧波齒輪傳動柔輪應(yīng)力及輪齒磨損分析.pdf

1、諧波齒輪傳動系統(tǒng)具有傳動比大、體積小、重量輕、傳動精度高、回差小等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，國外己將其成功地應(yīng)用于航空航天、原子反應(yīng)堆、高能加速器、雷達(dá)系統(tǒng)、機(jī)器人、軍事、光學(xué)儀器以及通用機(jī)械等領(lǐng)域。雖然國內(nèi)外學(xué)者對該領(lǐng)域諸多問題都進(jìn)行過不同程度的研究，但許多問題至今還沒有定論，有些規(guī)律沒有被揭示。如諧波齒輪傳動中柔輪的強(qiáng)度計(jì)算和諧波齒輪輪齒磨損分析等問題，仍有大量的基礎(chǔ)性工作有待開展。因此，進(jìn)一步深入研究諧波齒輪柔輪強(qiáng)度和輪齒磨損具有重要的意義。<

2、br>　　本文首先闡述了諧波齒輪傳動的基本原理及特點(diǎn)，通過經(jīng)驗(yàn)公式分析了諧波齒輪傳動中柔輪在空載和負(fù)載時(shí)的變形及受力狀況。研究中認(rèn)為柔輪的變形與厚度之比大于0.2，是幾何大變形非線性問題。根據(jù)目前國內(nèi)外諧波齒輪傳動已取得的研究成果和存在的問題，運(yùn)用彈性理論和非線性有限元分析方法，建立柔輪的三維實(shí)體有限元分析模型，對柔輪模型和波發(fā)生器模型在接觸方式下進(jìn)行有限元分析，研究柔輪應(yīng)力場。計(jì)算了負(fù)載傳動中柔輪齒上的受載分布，對負(fù)載傳動中柔輪的應(yīng)力

3、進(jìn)行了分析。應(yīng)用柔輪有限元分析模型，研究了柔輪的若干結(jié)構(gòu)要素對柔輪應(yīng)力大小的影響，根據(jù)分析結(jié)果給出了各參數(shù)的推薦值，這對實(shí)際柔輪的設(shè)計(jì)有重要參考價(jià)值。
　　本文利用邊界元的思想對輪齒的齒廓面進(jìn)行磨損分析。論文在研究諧波齒輪嚙合特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建立了輪齒磨損的分析模型，并結(jié)合Archard公式推導(dǎo)了理論磨損量的公式，該公式考慮了接觸過程中齒面上的壓強(qiáng)、滑程和磨損系數(shù)。計(jì)算時(shí)，將齒廓線離散成一系列點(diǎn)，通過計(jì)算各離散點(diǎn)的磨損量而得到齒廓線

4、磨損后的形狀。初次嚙合時(shí)，壓強(qiáng)、摩程由漸開線幾何特征確定，利用磨損公式計(jì)算出各點(diǎn)的法向磨損量，結(jié)合各點(diǎn)原來的坐標(biāo)值，就可以求出磨損后各點(diǎn)的坐標(biāo)值。再利用磨損后的坐標(biāo)值和三次樣條插值函數(shù)得到磨損后的齒廓方程，此時(shí)，再根據(jù)磨后齒面的幾何特征重新確定壓強(qiáng)和摩程，進(jìn)行下一工作時(shí)間的磨損計(jì)算。整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)齒廓線修正次數(shù)的多少依據(jù)計(jì)算精度而定。這個(gè)公式可以計(jì)算任意工作時(shí)間后的磨損量；反過來，也可以根據(jù)輪齒的許用最大磨損量來確定諧波傳動失效前的工作