柔性轴承设计参数对谐波减速器柔轮疲劳寿命的影响规律

Zhuangbei Yingyong yu Yanjiu♦装备应用与研究柔性轴承设计参数对谐波减速器柔轮疲劳寿命的影响规律

杨宇通曾星宇石崟雷源曾富江

(重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400044)

摘要：柔轮和柔性轴承作为谐波减速器的关键部件，因承受交变载荷而易疲劳损坏。针对谐波减速器高承载、高刚度、高寿命的使用需求，使用响应面优化分析和中心复合设计(CCD)方法，通过有限元软件ANSYS Workbench分析对柔轮和柔性轴承应的响，圈主要影响圈和滚珠受；较的外圈减小轴承外圈和柔轮的应

较小的变高柔轮使用寿命。

关键词：谐波减速器；有限元仿真；响应面法；沟曲率半径；柔轮寿命

梁晓声0引言

谐波减速器柔性零件产生弹性机械波动力和运动的星轮动设，高承载、动和优而应用于机器人关、，天的和机械中，减速器

的重。

!1]谐轮动柔轮和刚轮设计方法，对高谐波轮动刚度和动度有重要作用。⑵对柔轮的，

柔轮和外面度，对比发有柔轮应，减柔轮应中。川等人对不同数的柔性轴承静力学分析，得到不同参数的柔性轴承外圈的、应力规律。

本文从整体出发，基于ANSYS Workbench响应面优化的中心复合设计方法，柔性轴承对谐波减速器柔轮和柔性轴承的应力和响，以高谐波减速器的使用寿命和承载能。

#柔轮的强度分析与响应面法

1.1柔轮的基本结构

以某工业机器人关的谐波减速器为例，其柔轮结构简图如图1所示，相关几何参数如表1所示。

图1柔轮结构简图

1.2柔轮的强度分析

铁柱壳体模型来分析柔轮受力：

城市环境设计

沿母线方向的正应

基金项目：国家重点研发计划资助(2017YFB1300600)；重庆市重点产业性关键项重大项(cstc2017zdcy-zdzxX0001)

表1柔轮主要参数

电路板识别

名称筒长*内径4筒厚t齿宽5凸缘内径41

数值/mm5198.20.541732周向正应力：氯化铵合剂

!%(2)沿)和"方向的剪应力：

#"=!皿$%&(3)

式中，&为柔轮壁厚;'=为中线；#、％为泊松和弹性模；$0为向；！m为应增长系数;！d为动载系数;C为正应数;C$为剪应数。

1.3响应面法

响应面法对指区的列样点设计试验，试验结果拟合出一个响应面函数近似代替实响应面。响应面函数

把复杂的模型利用高阶函数关近似替代，从而快速确地求解。式(2)表示响应+1与g=[g i，g2,…，gj的关，首先采用抽样方式得-个样本，然后把相应的样本值结合关系式进行处理，经过处理的结果可以用(1,)2,…，表示，最后拟合出响应函数⑷。

+1=/+!汁!/g2汁！！%gg+$o⑷

i=11=11<

式中，/)为常数项;/,、％、％为各项系数;$o为误差项。

常用的响应面设计方法有CCD法(中心复合设计方法)和BBD法，CCD法拟合模型时相对BBD法说能拟合响应曲面，故本文采用CCD法。

忧民哥

2有限元分析

在ANSYS Workbench中建立三维装配模型，柔轮用等效厚3="167t，t为柔轮至0壁的距离。为分的网匀，柔轮沿长、短轴切开，运用Form new part组合成体。

柔轮采用30CrMnSiA材质，度7750km/m3，弹性模量196GPa，泊松比0.3；凸轮用45钢，密度7810km/m3，弹性模量200.1GPa，泊松比0.277；轴承用GCr15，密度7850km/m3，弹性模量217GPa，泊松比0.29。用面-面，柔性轴承内圈与滚珠之间用E(Bonded)，点〔(MPC)法，用，数0.1；增法，法向

刚度数0.1。利用法得到较高质的面体。柔性轴承、外圈的最大向与、外圈厚度大

0.2，大需开大设；柔轮度，

机电信息2020年第17期总第623期

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