关键词:
谐波减速器
摩擦
传动精度
柔轮变形特性
摘要:
谐波减速器是一种结构紧凑、传动效率高的精密减速传动装置,在航空航天领域中得到广泛应用。谐波减速器传动过程中存在柔轮弹性变形、波发生器的激励效应以及柔轮、刚轮非线性啮合接触等问题,严重影响了减速器的动力学性能和传动精度。目前,谐波传动过程中柔轮变形、非线性啮合接触等方面的研究还不完善。为此,本文采用有限元方法分析了柔轮的变形特性,设计了一种柔轮径向变形测试装置监测柔轮的变形量,证明了柔轮径向变形对谐波传动影响较大。(1)研究影响谐波传动过程中传动精度的关键因素。谐波传动过程中,结构柔性会影响谐波齿轮传动的每一环节,而柔轮是谐波减速器中柔性变形最大的部件,所以柔轮的变形特性对谐波齿轮的传动精度至关重要。本文从理论角度分析了柔轮的变形机理以及疲劳特性。(2)采用ANSYS Workbench软件对柔轮模型进行有限元仿真分析,研究柔轮在初始装配情况下的变形规律和应力分布特性。详细分析了不同材料对柔轮动态特性的影响,并进行了柔轮模态分析,获得了柔轮的振型和固有频率。研究发现玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料和30CrMnSiNiA的每阶固有频率近似相等,而碳纤维增强环氧树脂基复合材料的每阶固有频率是它们每阶的2倍。此结论为后续柔轮制造中材料的选择提供了理论依据。(3)基于柔轮的变形特性,设计了实验平台。研究了柔轮幅值形变量与速度的关系,分析了柔轮轴向位置在速度和载荷条件下径向位移的变化规律。此外,还采用极坐标的形式展现了微观状态下柔轮旋转一周的径向位移。结果表明:柔轮幅值形变量随转速的增大而增大,在0.4r/min时达到最大值,之后,曲线呈线性递减趋势变化