《諧波減速器設計》PPT課件

《《諧波減速器設計》PPT課件》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、王櫟指導博士：張可HarmonicDrive選題背景和意義1.論文背景諧波傳動是上世紀五十年代后期隨著航天技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種重要的新型機械傳動方式，被認為是機械傳動的重大突破。諧波機械傳動原理是蘇聯(lián)工程師A.摩察尤唯金首先于1947年提出，1955年第一臺用于火箭的諧波齒輪傳動是由美國人C.M.Musser發(fā)明的。1960年，C.WaltMusser在發(fā)表于美國機械設計雜志的論文中使用了HarmonicDrive一詞，中文翻譯為諧波傳動或諧波齒輪傳動。此后，在航天飛行器和航天設備上的多次使用，充分顯示了這種傳動的優(yōu)越性。1959年取得了此項發(fā)明的專利后，于1960年正式公開發(fā)表了該項技術(shù)

2、的詳細資料，一九六一年開始介紹到我國。由于諧波傳動具有許多優(yōu)點，因而獲得了廣泛的推廣。到上世紀七、八十年代，許多不同類型的諧波傳動取得了專利。2.理論意義普通齒輪傳動的減速器，同時嚙合的齒數(shù)只有5%左右，而諧波齒輪傳動同時嚙合齒數(shù)多，即承受載荷的齒數(shù)多，使諧波傳動的精度高，齒的承載能力大，在速度比和材料都相同的情況下，受載能力要高出普通減速機不少，實現(xiàn)大速比、小體積。3.現(xiàn)實意義現(xiàn)在的普通減速機大多存在消耗材料和能源比較多的情況，諧波減速機傳動的效率高和機構(gòu)本身的特點，加上體積小、重量輕的優(yōu)點，是最適合的減速裝置。會促進人力、資源材料和動力的節(jié)省。而且諧波減速機也是一種比較節(jié)能的產(chǎn)品，會比較

3、適合節(jié)約型社會的要求。諧波減速機對發(fā)電機需要高增速的設備有廣闊的應用前景，今后會有巨大的市場和應用價值。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)Mars?robotsMicroHarmonicDriveCSD長度為R系列的1/3諧波減速器簡介剛輪（CircularSpline）、柔輪(Flexspline)和波發(fā)生器(Wavegenerator)三、研究的內(nèi)容及可行性分析在閱讀大量文獻資料的基礎上，以理論力學和材料力學為理論基礎，結(jié)合在校學習的圖學，機械學及計算機等相關知識和生產(chǎn)實習和工藝實習等實踐教學，掌握由原理方案的設想，轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的設計思路及設計方法。在了解常規(guī)減速器的基礎上，需要了解一系列特殊的減速

4、器。根據(jù)諧波傳動系統(tǒng)的傳動理論對諧波減速器的三大組件：波形發(fā)生器、柔輪和剛輪進行優(yōu)化設計三、研究的內(nèi)容及可行性分析1、確定諧波齒輪減速器的總體方案設計。(固定CS輸入WG輸出FS雙波傳動）2、傳動機構(gòu)總體設計：（1）、傳動比的計算（及剛輪柔輪齒數(shù)的確定）（2）、齒輪傳動設計A、柔輪主要幾何參數(shù)選擇和計算①齒形，主要嚙合參數(shù)的選擇和計算材料及主要結(jié)構(gòu)尺寸的選擇和計算②參數(shù)化模型建立借助MATLAB進行優(yōu)化程序設計B、剛輪和波形發(fā)生器的設計（3）、傳動優(yōu)化設計齒輪齒廓嚙合干涉驗算柔輪的受力分析，強度計算及校核3、柔輪剛輪波形發(fā)生器的實體模型建立4、柔輪有限元分析將最優(yōu)化數(shù)學理論與具有強大數(shù)值計算

5、功能的軟件MATLAB相結(jié)合，運用到諧波齒輪減速器優(yōu)化設計過程中。通過建立合理的優(yōu)化數(shù)學模型，（建立目標函數(shù)，選取設計變量，建立約束條件）進行優(yōu)化求解，得到最優(yōu)設計結(jié)果。1.基于MATLAB的諧波減速器減速器優(yōu)化設計（1）諧波齒輪傳動嚙合參數(shù)優(yōu)化設計基準齒形角α，徑向變行系數(shù)ω0，變位系數(shù)x和嚙入深度系數(shù)hm這些嚙合參數(shù)不僅影響到柔輪的徑向變形，而且對諧波傳動的嚙合性能，承載能力和幾何尺寸都有重要的影響。在保證傳動在不產(chǎn)生嚙合干涉的基本準則下，求得較大的嚙入深度h，利用MATLAB軟件，對諧波齒輪傳動的嚙合參數(shù)進行優(yōu)化設計（2）諧波齒輪傳動的結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設計為實現(xiàn)諧波齒輪傳動的體積小，重量輕

6、的目標，以凸輪波形發(fā)生器的凸輪尺寸為限制尺寸，利用MATLAB軟件，對諧波齒輪傳動的結(jié)構(gòu)尺寸進行優(yōu)化設計在諧波傳動中柔輪會發(fā)生彈性形變，且工作中其幾何與力學模型是非常復雜的，特別是其應變規(guī)律與應力分布情況對整個傳動的影響非常大。因此對諧波減速器的建模研究及柔輪應力應變分析是非常必要的。利用SolidWorks軟件對諧波三大組件進行三維簡化建模，使模型能順利導入到ANSYS有限元軟件中，并保證模型精度，在ANSYS中進行優(yōu)化設計2.基于ANSYS的諧波減速器減速器優(yōu)化設計（1）.研究柔輪應力分布規(guī)律和變形規(guī)律與外載荷的關系模擬諧波減速器的空載和負載下的真實工況，研究柔輪的應力應變情況（2）.研

7、究柔輪應力分布規(guī)律和變形規(guī)律與柔輪壁厚的關系對不同壁厚的柔輪進行有限元分析，總結(jié)出其應力變化規(guī)律五、研究方法利用學校圖書館、學校網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫(超新閱讀器）、免費網(wǎng)絡資源等大量搜集有關機械優(yōu)化設計的期刊文章、書籍等文獻資料，掌握機械優(yōu)化設計的基本理論和方法。熟悉Matlab的優(yōu)化工具箱對一般的機械優(yōu)化設計問題進行編程和數(shù)值計算求解（1）熟悉諧波減速器工作狀況和設計要求，對其結(jié)構(gòu)形狀進行分析，得出總體方案。（2）按