基于三維實體有限元模型的諧波齒輪裝配狀態應力分析

呂超 袁冰

【摘 要】要想準確地對諧波柔輪的齒廓和齒根的應力狀態進行反映，需要提出以真實的齒廓信息為基礎的柔輪三維實體建模方法。本文主要以漸開線齒形作為主要分析對象，采用了APDL語言建立了一系列的實體模型。為了更加真實地反映在裝配狀態下的柔輪應力分布，將會構建柔輪的三維實體模型，如此求解柔輪應力。借此來對三維實體有限元模型的諧波齒輪裝配狀態應力分析做出一點貢獻。

【關鍵詞】三維實體模型；諧波齒輪；柔輪；裝配狀態

如今，很多研究者都使用有限元三維實體模型對諧波齒輪裝配狀態應力進行研究。本文通過對裝配狀態下應力進行計算，以及柔輪三維實體模型建立的分析，針對現存的有諧波動傳動的有限元分析模型達不到很細致的問題，采用了APDL語言的方法來進行解決，以此來對基于三維實體有限元模型的諧波齒輪裝配狀態進行應力分析。

一、在裝配情況下的應力計算

（一）以等效圓環理論為基礎的應力計算

這次的研究是利用四滾輪波發生器，將杯型諧波齒輪作為例子，剛輪和柔輪都利用的是變位漸開線齒形。在圓環理論的支持下，思考柔輪筒對于齒圈的作用加強，以此建立了帶有同樣效果、同樣剛度的圓環模型。采用等效圓環模型能夠獲得在空載傳動狀態的應力計算公式和圓環變形公式，這提供了契合分析以及應力強度的計算的依據。在理論計算的條件下，柔輪的所有截面上的周向應力：