1.3国内外研究现状

1.3.1杯形柔轮应力分布规律研究现状

1.3.2弹性联接的研究现状

1.4课题主要研究内容

本课题是在对谐波齿轮传动及齿轮相关知识熟练掌握运用的基础上，主要完成以下几个内容:确定杯形柔轮筒壁和底盘的弹性联接结构、对杯形柔轮的结构进行应力变形分析。

（1）针对现在杯形柔轮筒体与法兰盘之间的部分起联接作用的结构为平板结构，当工作时联接处会沿轴向方向发生扭曲变形，导致传动不精确。通过文献对杯形柔轮变形对传动的影响分析进行了解，完成基于弹性联接的杯形柔轮结构设计的理论分析，根据设计参数对基于弹性联接的杯形柔轮结构方案进行设计，在三维绘图软件SolidWorks进行柔轮的初始建模。

（2）在分析软件workbench中导入已经转换好格式(IGES)的三维模型，通过施加载荷及固定约束将包括传统杯形柔轮结构在内的四种柔轮的应力变形情况以应力图、应变图和变形图的形式表示出来，然后根据图片所示的联接出的应力大小选择出性能较好的杯形柔轮结构。

第2章杯形柔轮结构弹性联接的工作原理及杯形柔轮变形对传动的影响

2.1谐波齿轮传动的特点

谐波齿轮减速器在工作时，其中柔轮将产生一个会位移的变形波，这个波大致为一个对称的余弦波。当波发生器持续转动的时候，余弦波会沿着柔轮齿圈做顺时针或者逆时针的移动，这种运动形式便是谐波传动。这种传动原理和传统的斜面原理和杠杆原理有着本质上的区别。

谐波传动中谐波齿轮传动是最典型的代表，其中柔轮的外齿半径略小于刚轮的内齿半径。它们的关系如下：

图2-1谐波齿轮传动原理图

如图2.1所示，波发生器装在柔轮筒体内，刚轮和柔轮之间采用间隙配合。在波发生器未装入的时候，柔轮未发生变形其整体为一个薄壁圆筒。当波发生器不断在柔性齿轮内转动时，柔轮横截面变形为椭圆形，在它长半轴对称的两个区域的轮齿完全啮合；而柔性齿轮轮齿和刚性齿轮轮齿其它区域则处于完脱开或者半脱开的状态，其中半脱开的状态可能为正在啮入或者正在啮出的情况；此外，柔轮和刚轮的齿数并不一样，本文所选杯形谐波减速器的刚轮的齿数比柔轮的多2个，这样在谐波齿轮减速器工作过程中，柔轮和刚轮的轮齿不停在啮入、啮合、啮出、脱开四种情况下转换，而产生所谓的错齿运动，从而获得变速传动。

2.2杯形柔轮弹性联接原理

2.2.1弹性联接工作原理

弹性零件是指一种当受到外部载荷会发生弹性形变，而当外部载荷消失的时候就会变回初始状态的零件，如：弹簧、板簧、弹簧片、弹性联轴器等。而在零件联接处使用弹性零件使得联接处在一定范围内能自由运动，且能够维持原来联系的动联接。弹性联接具有缓冲和吸振、储存和输出能量、测量载荷、控制运动等功能。2.2.2弹性联接刚度的确定

预估系统和刚度估计偏差指示矩阵：假设在一个弹性系统中有许多个子结构构成，这里子结构间及系统与其他区域

联接点的弹性刚度未知，其他几何尺寸、材料特性已知。在不计阻尼的条件下，选择利用一些测量出来的数据来确定我们需要得到的刚度。

由已知条件可知，系统质量阵[M]可按有限元建模得到，而系统刚度阵[K]的建立及部分弹性边界条件处理存在困难。

如果给系统未知刚度一组估值，就运算得到一个“估计系统”，因为其他的条件已知，所以其质量矩阵[�∗]和刚度矩阵[�∗]都可得到。估计系统与原系统具有相同