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基于ANSYS的谐波减速器柔轮受力分析

作　者: 张世民
导　师: 何维廉
学　校: 上海交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 柔轮谐波齿轮传动有限元接触受力分析
分类号: TH132.46
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 324次
引　用: 4次
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内容摘要

本文以典型的谐波齿轮传动系统的柔轮为研究对象,介绍了谐波齿轮传动的发展历史、特点及其工作原理,利用UGNX4.0参数化方法建立了不同长径比和不同壁厚的柔轮实体模型,并利用APDL方法建立柔轮不同长径比、不同壁厚和不同载荷下的有限元模型。利用ANSYS10.0的接触分析技术在波发生器与柔轮之间建立两对面-面接触模拟边界条件和初始载荷,对柔轮在不同载荷下以及不同长径比和不同壁厚的柔轮在特定负载时的应力分布和变形进行了了分析计算,得出了柔轮应力分布规律和柔轮变形规律。本文在建立有限元模型时在结构上采用了完整模型,而且保留柔轮轮齿,借助ANSYS三维立体单元SOLID185、接触单元TARGE170和CONTA174本身的算法。故本文处理方法下的计算结果更接近真实情况,为柔轮结构的优化提供了有用的数据。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第一章绪论  9-16
  1.1 背景  9-10
  1.2 谐波齿轮传动的研究状况  10-12
  1.3 柔轮应力及变形的研究状况  12-14
  1.4 选题意义  14-15
  1.5 本文的主要工作  15-16
第二章谐波齿轮减速器的基本构造原理  16-23
  2.1 谐波齿轮减速器的基本构造  16-17
  2.2 谐波齿轮减速器传动的基本原理  17-21
    2.2.1 双波谐波齿轮减速器运动过程  18-19
    2.2.2 双波谐波减速器的传动比计算  19-20
    2.2.3 谐波齿轮传动机构传动比的计算  20-21
  2.3 谐波减速器的主要特点  21-23
    2.3.1 谐波减速器的主要优点  21-22
    2.3.2 谐波减速器的主要缺点  22-23
第三章基于UGNX4.0 的柔轮3D 模型的建立  23-33
  3.1 坐标轴方向的选择问题  23-24
  3.2 柔轮主要参数选择和计算  24-28
    3.2.1 柔轮齿形的选择  24-25
    3.2.2 柔轮啮合参数的选择  25
    3.2.3 柔轮结构尺寸的选择和计算  25-28
  3.3 刚轮和波发生器的参数选择和计算  28-30
    3.3.1 刚轮的参数选择和计算  28
    3.3.2 波发生器的参数选择和计算  28-30
  3.4 柔轮、刚轮和波发生器实体模型的建立  30-33
    3.4.1 柔轮实体参数化模型的建立  31-32
    3.4.2 刚轮实体参数化模型的建立  32
    3.4.3 波发生器实体参数化模型的建立  32-33
第四章有限元模型分析  33-44
  4.1 单元算法和柔轮材料  35-38
    4.1.1 单元选择  35
    4.1.2 SOLID185 单元和CONTACT174、TARGET170 单元介绍  35-36
      4.1.2.1 SOLID185 单元  35-36
      4.1.2.2 TARGE170 单元  36
      4.1.2.3 CONTA 174 单元  36
    4.1.3 柔轮的材料  36-38
  4.2 柔轮有限元模型的建立  38-44
    4.2.1 体分割－网格化的准备  38-40
    4.2.2 单元尺寸控制  40
    4.2.3 定义接触  40-43
    4.2.4 定义约束与扭矩载荷  43
    4.2.5 波发生器有限元模型的建立  43-44
第五章不同参数柔轮负载时的应力与变形分析  44-67
  5.1 柔轮的应力分布规律和变形规律与载荷的关系  44-54
    5.1.1 边界条件、载荷与求解设置  44-45
    5.1.2 柔轮的应力分布规律与载荷的关系  45-52
    5.1.3 柔轮变形与扭矩载荷的关系  52-54
  5.2 不同长径比柔轮的受力分析  54-62
    5.2.1 柔轮最大应力与长径比的关系  55-56
    5.2.2 柔轮应力分布规律与长径比的关系  56-59
    5.2.3 柔轮的变形规律与长径比的关系  59-62
  5.3 不同壁厚柔轮的受力分析  62-67
    5.3.1 最大应力与壁厚的关系  62-63
    5.3.2 柔轮应力分布规律与柔轮壁厚的关系  63-64
    5.3.3 柔轮变形规律与柔轮壁厚的关系  64-67
第六章结论与展望  67-71
  6.1 论文结论  67-70
  6.2 论文的不足与展望  70-71
参考文献  71-78
附录  78-84
  附件1 柔轮有限元模型建立APDL 程序  78-82
  附件2 载荷施加、求解控制APDL 程序  82-83
  附件3 后处理准备APDL 程序  83-84
致谢  84-85
硕士在读期间发表或录用的论文  85

基于ANSYS的谐波减速器柔轮受力分析

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