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面向烟草工业谐波柔轮力学性能仿真

日用电器 2024年第3期 70-76页

作者：盛亚栋郑昱行黄辉江西中烟工业有限责任公司赣州卷烟厂赣州341000

谐波减速器因其精密传动的特性,广泛应用于精密日用电器制造、机器人等多个领域中。本文以烟草成品入库机械手关节处谐波减速器关键技术为出发点,对机械手易损件谐波柔轮进行力学性能仿真。通过SOLIDWORKS软件对谐波减速器进行三维建模... 详细信息

谐波减速器因其精密传动的特性,广泛应用于精密日用电器制造、机器人等多个领域中。本文以烟草成品入库机械手关节处谐波减速器关键技术为出发点,对机械手易损件谐波柔轮进行力学性能仿真。通过SOLIDWORKS软件对谐波减速器进行三维建模,基于ANSYS与Hyper Mesh联合仿真,真实模拟谐波减速器的从装配到工作的全过程,求解了谐波柔轮在全过程中的变形与应力;以柔轮各截面为分析对象,基于变形曲线、应力分布曲线、变形云图,找出柔轮易损点;因柔轮为回转结构,势必存在周向与轴向的形变,故柔轮存在偏转与翘曲,根据变形分析,得出波发生器、柔轮筒体、轮齿改进设计参数,进一步提高谐波减速器的啮合传动性能。

关键词：谐波减速器柔轮力学性能仿真工业

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基于承载与寿命的谐波传动柔轮结构优化

机械设计与制造工程 2024年第6期53卷 1-6页

作者：刘鹏鹏范元勋南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

针对当前谐波传动产品承载力不足与易发生疲劳破坏的问题,对核心部件柔轮进行了应力分析、疲劳寿命计算与结构优化。运用光滑圆柱薄壳理论推导柔轮的理论应力表达式,通过ABAQUS软件进行有限元分析结果验证。采用多轴疲劳理论计算柔轮的... 详细信息

针对当前谐波传动产品承载力不足与易发生疲劳破坏的问题,对核心部件柔轮进行了应力分析、疲劳寿命计算与结构优化。运用光滑圆柱薄壳理论推导柔轮的理论应力表达式,通过ABAQUS软件进行有限元分析结果验证。采用多轴疲劳理论计算柔轮的理论疲劳寿命,利用Fe-Safe软件进行疲劳分析结果对比。以柔轮主要结构参数为输入变量、以承载能力与疲劳寿命为优化目标进行结构优化设计。结果表明,通过柔轮理论应力及疲劳寿命计算方法所得的结果与有限元结果基本吻合,结构优化方法亦能够平衡谐波传动承载能力与疲劳寿命之间的矛盾。

关键词：谐波传动柔轮理论应力承载能力疲劳寿命

谐波减速器服役过程中柔轮断裂失效原因分析与工艺改进

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特殊钢 2024年第1期45卷 98-102页

作者：穆晓彪张永奇高明艳杨国强张朝磊北京中技克美谐波传动股份有限公司北京101318 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

通过显微组织的观察分析、断口形貌的观察和硬度测定,分析造成柔轮疲劳断裂失效的原因。结果表明,失效柔轮的显微组织为回火屈氏体,柔轮上存在较严重的3级带状组织。虽然存在MnS和Al2O3夹杂物引起的4.42μm微孔,但由于其尺寸和数量较小... 详细信息

通过显微组织的观察分析、断口形貌的观察和硬度测定,分析造成柔轮疲劳断裂失效的原因。结果表明,失效柔轮的显微组织为回火屈氏体,柔轮上存在较严重的3级带状组织。虽然存在MnS和Al2O3夹杂物引起的4.42μm微孔,但由于其尺寸和数量较小,不是导致其断裂的主要原因。样品的晶粒整体上较粗大,断口裂纹处晶粒更粗大且更不均匀,断口裂纹处的晶粒尺寸是远离断口晶粒的1.4倍。晶粒粗大使晶界面积减小,导致塑性变形不均匀,易产生应力集中,从而产生初生裂纹,同时也不利于阻碍裂纹的扩展,导致样品发生断裂失效。因此,原奥氏体晶粒粗大是导致柔轮疲劳断裂主要原因。可通过循环热处理或增加正火预处理,达到细化晶粒的作用。

关键词：谐波减速器柔轮断裂失效

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机器人用杯形谐波减速器应力和变形分析

机床与液压 2024年第3期52卷 44-48页

作者：易伟锋刘泓滨吴智恒张华伟韩守磊昆明理工大学云南昆明106742 广东省科学院智能制造研究所广东广州510070 广州市昊志机电股份有限公司广东广州511356

针对杯形谐波减速器复杂的装配变形和应力分布,基于ANSYS软件建立有限元分析模型,分析谐波减速器在装配和加载过程中的应力和变形规律。研究结果表明:波发生器与柔轮装配时,柔轮和轴承外圈产生了不同程度的倾斜;刚轮与柔轮装配后,柔轮... 详细信息

针对杯形谐波减速器复杂的装配变形和应力分布,基于ANSYS软件建立有限元分析模型,分析谐波减速器在装配和加载过程中的应力和变形规律。研究结果表明:波发生器与柔轮装配时,柔轮和轴承外圈产生了不同程度的倾斜;刚轮与柔轮装配后,柔轮和轴承外圈在长轴位置的最大径向变形量分别相比前者减少14.1%和9.1%;随着负载的增大,柔轮应力增长趋势为变斜率上升,153 N·m后柔轮应力加速上升,斜率约为0.354;通过三维应变测量系统对柔轮装配变形进行测量,实验与仿真结果基本一致。研究结果表明柔轮、轴承和刚轮对谐波减速器应力和变形分布都有较大影响,其为谐波减速器的设计、使用和性能试验提供数据支撑。

关键词：谐波减速器柔轮轴承变形测量

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谐波减速器柔轮齿形修形啮合性能分析

机械强度 2023年第5期45卷 1205-1210页

作者：徐少岩李国平罗利敏贡林欢励晨娄军强宁波大学浙江省零件轧制与成型技术重点实验室宁波315211 宁波中大力德智能传动股份有限公司宁波315301

为探究柔轮齿形修形对谐波减速器啮合性能的作用,建立了中空型谐波减速器的装配模型,采用有限元法分析了柔轮与刚轮啮合情况。以双圆弧齿形的在空载、负载过程中等效变形与等效应力作为对比条件。综合考虑柔轮齿形齿顶修形量,同时调整... 详细信息

为探究柔轮齿形修形对谐波减速器啮合性能的作用,建立了中空型谐波减速器的装配模型,采用有限元法分析了柔轮与刚轮啮合情况。以双圆弧齿形的在空载、负载过程中等效变形与等效应力作为对比条件。综合考虑柔轮齿形齿顶修形量,同时调整柔轮齿形轴向的齿高倾角,计算同等边界条件下齿形修形后的等效变形应力情况。对比结果表明,空载与负载条件下,提取柔轮轮齿前缘与后缘的中性层曲线,柔轮的等效变形基本不变,但最大等效应力分别降低至80%与76.6%,啮合性能得到提升。相关研究为谐波减速器的设计、评估及传动性能优化提供有益尝试和参考依据。

关键词：谐波减速器柔轮啮合性能齿形修形有限元法

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谐波减速器柔轮疲劳寿命及其力学性能分析

机械传动 2022年第1期46卷 115-119页

作者：吴灿陶孟仑陈定方吴俊峰舒伟明陈芳张慧明武汉理工大学智能制造与控制研究所湖北武汉430063 湖北科峰智能传动股份有限公司湖北黄冈438000

柔轮作为谐波减速器中最薄弱的环节之一,一直是谐波减速器可靠性研究中备受关注的对象。以CSG-32-80型谐波减速器为对象,利用AnsysWorkbench对其柔轮进行了瞬态分析,得出了柔轮应力、应变的分布情况;将有限元分析结果导入NcodeDesignlif... 详细信息

柔轮作为谐波减速器中最薄弱的环节之一,一直是谐波减速器可靠性研究中备受关注的对象。以CSG-32-80型谐波减速器为对象,利用AnsysWorkbench对其柔轮进行了瞬态分析,得出了柔轮应力、应变的分布情况;将有限元分析结果导入NcodeDesignlife疲劳分析模块,结合柔轮材料的S-N应力—寿命曲线,得出了柔轮的疲劳寿命。并通过正交实验的方式探究了柔轮最大应力与柔轮长度、柔轮壁厚、柔轮齿宽3种参数之间的关系,为柔轮结构的最优化设计提供了一定理论参考。

关键词：柔轮有限元分析疲劳寿命力学性能正交实验设计

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谐波减速器柔轮与柔性轴承断裂失效分析

机械传动 2023年第3期47卷 100-104页

作者：穆晓彪邵洙浩郝春辉高明艳张朝磊北京中技克美谐波传动股份有限公司北京101300 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

通过观察显微组织、测定力学性能以及观察断口形貌,对比分析国产失效谐波减速器和日本谐波减速器关重件柔轮和柔性轴承的显微组织和力学性能,并分析了国产谐波减速器过早失效的原因。结果表明,失效谐波减速器柔轮显微组织与日本相同,均... 详细信息

通过观察显微组织、测定力学性能以及观察断口形貌,对比分析国产失效谐波减速器和日本谐波减速器关重件柔轮和柔性轴承的显微组织和力学性能,并分析了国产谐波减速器过早失效的原因。结果表明,失效谐波减速器柔轮显微组织与日本相同,均为回火屈氏体,失效柔轮平均晶粒尺寸为8.2μm,比日本柔轮平均晶粒尺寸高了1.5μm;失效柔性轴承和日本柔性轴承显微组织均为回火马氏体,失效柔性轴承平均晶粒尺寸为13.1μm,比日本柔性轴承平均晶粒尺寸高出6.9μm。失效谐波减速器柔轮断口呈脆性断裂,无明显裂纹源,但失效的柔性轴承断口存在明显断裂走向,在裂纹源中有大尺寸、聚集性分布的夹杂物。失效轴承钢质洁净度差,存在大尺寸夹杂物,且显微组织晶粒粗大,阻碍裂纹扩展的能力差,导致国产谐波减速器过早失效。

关键词：柔轮柔性轴承晶粒尺寸夹杂物

基于XFEM的谐波减速器柔轮裂纹扩展行为研究

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机械传动 2022年第10期46卷 37-41,48页

作者：薛栋文徐洋解国升赵言正刘积昊东华大学机械工程学院上海201620 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

柔轮的疲劳开裂是引起谐波减速器精度下降和设备可靠性降低的重要原因。以某型号谐波减速器为研究对象,基于壳体力矩理论建立柔轮等效模型,确定柔轮应力集中的参数;通过有限元仿真,获取柔轮应力最大结点位置,并引入微小角裂纹;通过分析... 详细信息

柔轮的疲劳开裂是引起谐波减速器精度下降和设备可靠性降低的重要原因。以某型号谐波减速器为研究对象,基于壳体力矩理论建立柔轮等效模型,确定柔轮应力集中的参数;通过有限元仿真,获取柔轮应力最大结点位置,并引入微小角裂纹;通过分析裂尖应力场参量,描述了柔轮裂纹扩展的能力和趋势;基于最大主应力损伤演化准则,通过扩展有限元方法(XFEM)模拟裂纹扩展差异性行为,并搭建加速寿命实验台,验证了扩展有限元模型的正确性。结果表明,裂纹扩展路径与有限元结果吻合;柔轮齿根部及筒体与凸缘交界处应力集中,最易出现疲劳裂纹;裂纹扩展路径受增量步与应力分布影响;应力分布随裂纹扩展程度变化,易引起扩展路径出现偏折现象。

关键词：谐波减速器柔轮扩展有限元法裂纹扩展

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谐波齿轮传动系统柔轮应力的数值建模与分析

机床与液压 2022年第1期50卷 141-143页

作者：穆塔里夫·阿赫迈德张伟国孙光耀陶兴伟新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047 新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830047

为研究杯型柔性谐波齿轮传动系统柔轮的应力情况,采用弹簧近似法和单元接触法对该系统进行三维建模。对柔轮进行数值计算和分析,得到柔轮变形和柔轮齿根处的应力分布情况。将数值计算结果与实验测试结果进行对比,结果表明:在定性和定量... 详细信息

为研究杯型柔性谐波齿轮传动系统柔轮的应力情况,采用弹簧近似法和单元接触法对该系统进行三维建模。对柔轮进行数值计算和分析,得到柔轮变形和柔轮齿根处的应力分布情况。将数值计算结果与实验测试结果进行对比,结果表明:在定性和定量方面,数值计算结果和实验结果相吻合,用该方法来分析柔轮应力分布状况具有可行性,可为柔轮的优化设计提供参考。

关键词：谐波齿轮传动系统柔轮接触单元应力分析数值建模