短筒谐波齿轮传动研究

摘要

目前随着航空航天的发展，对谐波齿轮传动装置的要求也不断提高。而普通的杯形柔轮谐波齿轮传动装置，轴向尺寸大，不能满足安装空间的要求；环形柔轮谐波齿轮传动装置，虽然轴向尺寸较小，但是传动效率低、承载能力低。因此现有的谐波齿轮传动装置还无法同时满足航空航天对谐波齿轮传动装置在安装空间、质量、传动扭矩等各方面极苛刻的要求。短筒杯型柔轮谐波齿轮传动装置能够同时满足上述要求，但是目前只有少数发达国家掌握了这种传动装置的设计，目前我国在这方面还是空白。 虽然短筒杯形柔轮谐波齿轮传动装置具有独特的优点，但是，与普通杯形柔轮相比，短筒杯形柔轮不可避免地带来了应力急剧增加的问题。 为了从根本上提高谐波齿轮装置的性能，本文对短筒杯形柔轮谐波齿轮传动装置进行了研究，本文完成的主要工作如下： (1)设计和计算谐波齿轮装置主要构件的结构尺寸，并通过三维软件完成建模和虚拟装配。 (2)研究柔轮结构几何参数对柔轮应力场分布的影响，如研究长径比、简体壁厚、齿圈宽度、齿圈前沿宽度、杯底与凸缘过渡圆角、凸缘厚度和半径等对柔轮应力分布的影响，并总结出优化的短筒柔轮结构参数。 (3)建立完整的具有当量齿圈的柔轮与正常凸轮波发生器接触分析有限元模型，并提出对凸轮波发生器的柔性轴承进行轴向修形的思想，总结出空载情况下柔轮等效应力与波发生器结构尺寸之间的关系，并进一步考虑加载时凸轮波发生器的轴向修形对其承载能力的影响。 (4)建立1/4的具有完整齿的短筒柔轮与凸轮波发生器的接触分析有限元模型，分析了短筒谐波齿轮传动中柔轮的应力分布。 最终，设计出短筒谐波齿轮装置，通过优化柔轮结构参数和对凸轮波发生器的修形，短筒谐波齿轮装置中柔轮的应力得到降低。结果表明：所设计的短筒谐波齿轮装置达到预期的设计要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1 谐波齿轮传动的发展历程

1.2 国内外研究现状

1.3研究的目的和意义

1.4本文主要内容

2谐波齿轮传动总体介绍

2.1 谐波齿轮传动的原理

2.2谐波齿轮传动的特点

2.3 皆波齿轮传动的应用领域

2.4柔轮的变形形状

2.5柔轮承载传动中的力

2.6柔轮的应力计算

2.7本章小结

3 谐波齿轮装置的设计

3.1 主要啮合参数的设计

3.2柔轮结构的设计

3.3刚轮的设计

3.4波发生器的设计

3.5谐波齿轮装置的总体装配

3.6本章小结

4柔轮有限元分析

4.1有限元法概述

4.2柔轮有限元模型的建立

4.3柔轮结构参数对柔轮应力分布的影响

4.4短筒柔轮结构参数优化

4.5本章小结

5柔轮和凸轮波发生器接触分析

5.1接触分析方法

5.2凸轮波发生器的修形

5.3 空载时凸轮的结构参数对柔轮应力的影响

5.4加载时凸轮的结构参数对柔轮承载应力的影响

5.5短筒柔轮的应力分析

5.6本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢