针对经典滚动轴承力学特性的研究大多基于刚性套圈的假设,但无法应用于谐波减速器中发生套圈变形的薄壁轴承问题,基于柔性套圈变形假设得到薄壁轴承接触载荷-应力计算模型,并通过ANSYS建立薄壁轴承柔-柔接触三维有限元仿真模型。分析薄壁轴承装配受载引起套圈变形后滚动体接触载荷分布规律,研究薄壁轴承滚动体-滚道非理想接触下滚动体接触载荷-应力计算模型,指出传统刚性套圈假设、切片法分析薄壁轴承载荷分布以及估算薄壁轴承接触应力的局限性。通过理论数值计算和仿真结果对比,验证了基于柔性套圈假设分析薄壁轴承接触载荷-应力计算及仿真结果的合理性、准确性。

为了研究谐波减速器在实际工作状态下的变形情况,利用Adams对模型进行动态仿真。谐波减速器齿轮均采用双圆弧齿形,因此首先对齿形进行设计,并通过solidworks建立谐波传动装置各零部件的模型。然后在Ansys Workbench中对柔轮进行静力学分析,查看柔轮的应力分布以及变形情况。最后利用Adams建立谐波减速器的刚柔混合模型,实现柔轮和刚轮的动态仿真。通过仿真分析可以看到谐波减速器的传动过程比较平稳,柔轮与刚轮轮齿之间的啮合情况良好,因此可以说明减速器的传动机构设计合理。

谐波减速器作为工业机器人核心部件,其性能是影响工业机器人加工精度的重要因素之一。由于其结构复杂且性能衰退具有强非线性,难以直接通过传统失效物理模型等理论计算方法对健康性能进行分析。为此,提出一种基于流形学习的降维方法,实现对谐波减速器健康状态的量化评估该方法提取不同状态下的原始信号时域特征作为高维输入向量,利用LargeVis流形学习方法将高维数据的内蕴流形在低维空间中得到表征,并构造马氏距离度量,建立状态数据与健康值之间的非线性映射关系,最终得到健康评估结果。通过加速寿命试验进行验证并与其他常见方法对比,该方法状态识别准确率高,鲁棒性更好,可快速实现数据可视化,能有效应用于机器人用谐波减速器的健康评估。

中空超扁平系列谐波减速器进行寿命测试过程中,当转速达到一定数值时,该系列谐波减速器振动较大,严重影响其使用寿命。为研究其振动机理,为改善振动性能提供基础,需要对该系列谐波减速器进行模态分析。首先,采用Hy?perMesh软件对谐波减速器进行有限元建模,计算获取所关注范围内的模态结果。同时采用16通道动态信号测试分析系统,对谐波减速器进行振动模态实验测试。最终,将实测与仿真结果进行对比,验证了仿真结果的有效性,可为后续机械结构优化提供指导意见。

针对杯形谐波减速器复杂的装配变形和应力分布,基于ANSYS软件建立有限元分析模型,分析谐波减速器在装配和加载过程中的应力和变形规律。研究结果表明:波发生器与柔轮装配时,柔轮和轴承外圈产生了不同程度的倾斜;刚轮与柔轮装配后,柔轮和轴承外圈在长轴位置的最大径向变形量分别相比前者减少14.1%和9.1%;随着负载的增大,柔轮应力增长趋势为变斜率上升,153 N·m后柔轮应力加速上升,斜率约为0.354;通过三维应变测量系统对柔轮装配变形进行测量,实验与仿真结果基本一致。研究结果表明柔轮、轴承和刚轮对谐波减速器应力和变形分布都有较大影响,其为谐波减速器的设计、使用和性能试验提供数据支撑。

设计了一种以AT89C51Flash 芯片为核心构成的重锤料位检测系统.该系统主要是由机械执行机构和控制电路及显示两部分组成;机械机构部分采用谐波减速器代替传统圆柱齿轮减速器或蜗轮蜗杆减速器,设计一钢丝绳止阻器,其作用为当重锤到达料位时,确保码盘停转,应用软件检测出该信号来进行判别重锤是否下放到料位.该系统简单可靠,实用性强.

针对中空型谐波减速器柔轮在装配过程中的接触应力和变形分布问题,基于ANSYS软件对柔轮的装配进行有限元分析,仿真柔轮装配后的变形和应力分布。分析结果表明:柔轮在波发生器作用下,齿圈与筒体的连接处以及轮齿末端根部产生应力集中现象;进一步刚轮完成装配后,由于刚轮的约束,柔轮齿圈会产生弯曲变形,使柔轮应力进一步增大,应力增大11%。运用三维光学变形和应变测量分析系统对柔轮装配过程进行了测量,实验结果与仿真基本吻合,验证了该仿真分析的准确性。研究结果显示谐波减速器柔轮装配中产生的最大Von Mises应力达到622 MPa,对其可靠性寿命有较大的影响,对谐波减速器的设计及运行提供了数据支撑。

为体现柔性关节迟滞的基本特性,构建一个类迟滞算子,将其与在线序列极限学习机(OS-ELM)串联,设计一种工业机器人柔性关节迟滞特性的在线序列极限学习机迟滞混合模型。在混合模型中,采用具有学习效率高、泛化能力强的在线序列极限学习机,能有效地回避使用梯度下降法对模型参数学习时存在的速度慢和局部最小值问题,提高了建模精度。利用不同状态下的实验数据进行模型验证,结果表明所提出的迟滞混合模型具有高精度和较高的泛化能力。

谐波减速器是工业机器人传动系统核心部件之一,为了提高国产谐波减速器传动性能,研发了一套高精度谐波减速器精度综合测试系统。该测试系统可对谐波减速器的回差、运动误差和平稳性误差进行实时动态测试,为国内谐波减速器出厂检验提供了参考。

针对谐波减速器柔轮精加工过程后不易拆卸的现象,设计了一种加工工装,其结构简单、加工方便,拆卸过程中并不会引起柔轮底部变形;可以实现一次装夹芯轴重复加工一批柔轮。