谐波减速器柔轮的疲劳寿命分析

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试验研究 现代制造工程(Modern Manufacturing Engineering) 2013年第 10期谐波减速器柔轮的疲劳寿命分析严锋，杨为，段成财，邱建喜(重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆 400030)摘要：以B1-50—80型谐波减速器为研究对象，提出了以瞬态分析结果为基础的柔轮疲劳寿命分析模型，对柔轮进行了疲劳寿命分析。分析结果表明，柔轮轮齿的齿端部和齿根部是最初产生疲劳损伤的部位；疲劳损伤出现的位置是沿柔轮的轴线由轮齿内侧向杯底延伸；柔轮杯口内壁与波发生器接触处是损伤最为严重的部位。研究结果对提高柔轮的使用寿命具有参考价值。

关键词：谐波减速器；柔轮；疲劳寿命分析；有限元模型中图分类号：TH132．43 文献标志码：A 文章编号：1671_3133(2013)10__0ol7 3Fatigue life analysis of harmonic reducer flexsplineYan Feng，Yang Wei，Duan Chengcai，Qiu Jianxi(The State Key Laboratory of Mechanical Transmission，Chongqing University，Chongqing 400030，China)Abstract：The B1—50．80 of the harmonic reducer is considered as research object，on the basis of the transient analysis of result，the fatigue life of flexspline is investigated after fatigue life model has been presented．The analysis results are shown that thetooth tips and tooth roots are the initialy fatigu e damage parts of the flexspline．The fatigue damage of flexspline occurs along theaxis extending from the inside of the tooth tO tailor．The engagement location between the flexspline cup and wave generator areserious damage location．The research resuhs have important theoretical signifcance and reference value of improving the perform—ance of the flexspline.

Key words：harmonic reducer；nexspline；fatigue life analysis；finite element model0 引言谐波齿轮传动是利用柔轮弹性变形来实现动力传递，具有结构简单、重量轻、体积小、单级传动比大、传动精度高、啮合齿对数多、承载能力大和回差小等优点，被广泛地应用于航空航天、机器人 、通用机械 ，以及机床仪表等领域。在动力传递过程中，柔轮作为弹性薄壁构件 ，在载荷作用下产生周期性变形 ，载荷沿 圆周呈非均匀分布，与柔轮 中性线不相切 ，柔轮发生周向扭转变形的同时，还要产生一定的径向变形。由于柔轮的应力状态是相当复杂的，导致柔轮易发生疲劳损伤，严重制约了谐波齿轮传动的应用效果 心 。

现有的谐波减速器柔轮疲劳寿命的计算方法是建立在柔轮的静力学模型基础上，由于计算得到的柔轮应力与其在工作中受到的真实应力存在较大的误国家自然科学基金项目(50975295)差，导致不能准确地预测出柔轮的疲劳寿命。本文以B1．50．80型谐波减速器为研究对象，提出了以瞬态分析结果为基础的柔轮疲劳寿命分析模型，进行了谐波减速器柔轮的疲劳寿命研究 ，探寻了柔轮易产生疲劳损伤的缘由，对提高柔轮的使用寿命具有参考价值。

1 疲劳寿命分析1．1 Miner线性累积损伤准则在本文中，采用的疲劳累积损伤理论为线性 Min.

er疲劳累积损伤法则 J。设构件在 S ，．s：，?，．s -，s，这样，个不同应力幅作用下，所对应的疲劳循环次数(即疲劳寿命)依次为Ⅳ ，Ⅳ2，?， ，?，Ⅳ，。若这，个不 同应力幅的载荷循环次数分别为 n ，n ，?，n ．．，n，，则第 i个应力幅 s 所造成的损伤 D =rti／，根据线性累积规律，则总损伤 为：17