(4) Through the static stress analysis of the flexible wheels with different structures, the influence of different structures on the stress of the flexible wheel model is analyzed, and the foundation of the optimal design of the cup-shaped flexible wheel is formed.

Keywords: Harmonic gear drive; cup - shaped flexible wheel; elastic connection; structural design; finite element analysis

目录

第1章绪论.1

1.1课题背景.1

1.2研究的目的与意义.1

1.3国内外研究现状.1

1.3.1杯形柔轮应力分布规律研究现状1

1.3.2弹性联接的研究现状2

1.4课题主要研究内容.2

2.1谐波齿轮传动的特点4

2.2杯形柔轮弹性联接原理5

2.2.1弹性联接工作原理5

2.2.2弹性联接刚度的确定5

2.2.3弹性联接的常用结构6

2.3杯形柔轮变形分析6

2.3.1柔轮联接处变形理论6

2.3.2柔轮变形及应力状态分析7

2.3.3传动精度的研究.11

第3章杯形柔轮的有限元静力分析14

3.1柔轮三维实体模型的建立.14

3.1.1SolidWorks简介.14

3.1.2柔轮三维实体模型的建立.15

3.1.3多种结构柔轮的方案研究设计.15

3.2柔轮有限元模型的建立.19

3.2.1有限元理论简介.19

3.2.2ANSYS软件简介.20

3.2.3定义杯形柔轮的单元属性.21

3.2.4杯形柔轮模型的划分网格.22

3.2.5对柔轮施加扭矩和固定约束.22

3.2.6结果分析.23

3.3本章小结.26

第4章新型结构柔轮及其结构对性能的影响分析27

4.1不同结构柔轮的比较分析.27

4.2底盘侧改进结构参数对其性能的影响分析.28

4.3筒壁侧改进对柔轮性能的影响.30

4.4两侧均改进对柔轮性能的影响.31

4.5本章小结.32

结论与展望.33

参考文献34

致谢.36

第1章绪论

1.1课题背景

因为具有质量轻、减速比高、转矩容量高、位置精度和旋转精度高、噪音小等优越性能，谐波齿轮减速器目前已经被频繁使用于机械、车辆船舶、医疗器材、宇宙探索等范畴；其重要传动零部件杯形柔轮可以看成为一个薄壳筒体，它因为承载着波发生器对它的挤压力作用，会产生一定程度的外形形变，造成杯形谐波齿轮减速器失去传动精度以及缩短其使用周期，从而造成损失，因此提高杯形柔轮的外形结构会直接影响着谐波齿轮减速器的工作效率。

1.2研究的目的与意义

谐波齿轮传动已经被广泛使用于各种各样的工业领域中，尤其是在要求较小体积、较强的承载力与高传动精度的宇航探索、智能机器人、军工事业等先进制造装备领域。在谐波齿轮传动中，杯形柔轮的整体结构可以看作是把一个薄壳筒体和一个齿圈相联结。柔轮在运行状态下受到波发生器持续的挤压力，处于循环弹性变形的状态，这不可避免地影响了与柔轮相连的输出轴的输出精度。目前常用的杯形柔轮筒体与底部法兰盘之间部分起联接作用的结构大多为平板结构，这种联接结构会产生轴向弯曲变形，并且其径向刚度较大，当杯形柔轮的轴线与其它结构的轴线不在一个轴线的时候，轴线的位移将迫使联接结构发生径向位移，会对其内部构造体产生附加内应力。而弹性联接结构具有缓冲和吸振、储存和输出能量、测量载荷、控制运动等功能，因此本文主要是设计一种具有弹性联接结构的杯形柔轮可以减小柔轮筒壁变形对柔轮底部与输出轴连接区域变形的影响，从而改善谐波齿轮的传动性能。