[发明专利]一种预测谐波减速器柔轮寿命的方法

说明书

本发明公开了一种预测谐波减速器柔轮寿命的方法，该方法能够根据齿轮负载情况，在ANSYS中建立谐波齿轮的三维装配体预处理模型，对柔轮进行内力分析，结合物理方程和几何方程，结合边界条件，求解出柔轮三个方向上的应力；然后对三维装配体预处理模型进行ANSYS仿真分析，求解出不同结构尺寸和不同工况下的钢轮柔轮啮合处危险点的多组应力曲线。根据多组应力曲线计算寿命，然后建立神经网络模型，输入结构、寿命参数改变神经网络模型，最后完成谐波减速器柔轮寿命预测。本发明方便设计人员对于谐波减速器柔轮结构的改进，突破原有的三维建模、仿真分析、提取应力谱以及计算疲劳损伤的设计流程；大量仿真数据作为基础，提高谐波柔轮寿命预测的准确性。

技术领域

本发明涉及一种预测谐波减速器寿命的方法，属于谐波减速器设计与制造技术领域。

背景技术

谐波减速器是机器人关节处的核心零部件，它的传动效率、寿命等性能指标的优劣，这届影响着机器人整体的工作性能。

根据市场调研，谐波减速器作为机器人的核心部件，其成本占机器人总成本的三分之二，柔轮作为谐波减速器的弹性薄壁零件，其疲劳寿命严重制约着谐波齿轮减速器的使用寿命。研究谐波减速器的疲劳寿命问题，是一项具有实际工程意义的工作，所以对柔轮寿命进行预测也是十分重要的。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种方法，预测谐波减速器柔轮寿命，简化传统谐波传动中柔轮寿命计算过程，使寿命计算更快捷简便。

为实现以上目标，本发明采用如下的技术方案来实现：

一种预测谐波减速器柔轮寿命的方法，该方法能够根据齿轮负载情况，在ANSYS中建立谐波齿轮的三维装配体预处理模型，三维装配体预处理模型包括：波发生器、柔性轴承、柔轮和刚轮。对柔轮进行内力分析，结合物理方程和几何方程，结合边界条件，求解出柔轮三个方向上的应力，分别是轴向正应力、周向正应力和剪切应力；然后对三维装配体预处理模型进行ANSYS仿真分析，求解出不同结构尺寸和不同工况下的钢轮柔轮啮合处危险点的多组应力曲线。根据多组应力曲线计算寿命，然后建立神经网络模型，输入结构、寿命参数改变神经网络模型，最后完成谐波减速器柔轮寿命预测。

本发明可以获得如下有益效果：

(1)区别于空载时的变形，该方法可求解得到负载条件下谐波减速器中柔轮的应力变化，可提取出柔轮的轴向正应力、周向正应力、剪切应力；

(2)可以方便设计人员对于谐波减速器柔轮结构的改进，突破原有的三维建模、仿真分析、提取应力谱以及计算疲劳损伤的设计流程；

(3)大量仿真数据作为基础，提高谐波柔轮寿命预测的准确性。

附图说明

图1为本方法实施的流程图。

图2为柔轮的结构参数图，图中：柔轮的筒体长度l₁、柔轮内径d_f1、柔轮外径d_fr、柔轮齿圈前端圆角θ₁、柔轮齿圈末端圆角θ₂、光滑圆筒壁厚t_f、齿圈宽度l_g、柔轮杯底圆角r₁。

具体实施方式