针对现有的谐波减速器加速寿命试验方法效率低、试验方案不完善的问题,提出了一种双应力步降加速寿命试验方法。以工业机器人用谐波减速器为研究对象,通过对加速方案的对比以及加速寿命失效机理的分析,制定出双应力步降试验载荷谱。基于各段步降载荷应力之间的迭代关系,利用遗传算法计算了谐波减速器所服从Weibull分布的最优参数。结果表明,此双应力步降加速寿命试验的加速因子为12.5。该方案准确并有效地提高了试验效率,为优化谐波减速器设计以及缩短谐波减速器加速寿命试验的试验周期提供了参考依据。

简要回顾了近年谐波减速器的发展与应用现状。着重阐述轮齿齿形的发展及当前主流厂商应用的齿形以及影响减速器寿命的主要因素。在传统齿形方面,齿形经历了从直线齿形到圆弧齿形,再到双圆弧齿形的发展阶段,分析了各阶段齿形的啮合特性及疲劳寿命,当前产品化的代表齿形有"S"齿形、"P"齿形、"δ"齿形等。近年来柔轮筒体的薄壁和长寿命是研究的重点,大量研究集中在筒体、轮齿、波发生器等应力研究。在此基础上,对谐波减速器未来应关注的研究方向给出建议,包括齿形的研究、材料微观结构的分析、加工工艺的研究、理论体系的建立、固有频率波动大的问题、齿间啮合力的精确分析和计算、传动精度的影响因素等。

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。

为解决工业机器人谐波减速器使用过程中传动误差超限故障诊断问题,建立伺服电机和谐波减速器的机电仿真模型,分析减速器间隙增大对驱动电机电流产生的影响。构建工业机器人谐波减速器机电系统实验平台,采集不同传动误差谐波减速器对应的驱动电机电流信号。利用电机电流信号,提出结合梅尔倒频谱和支持向量机,以及结合梅尔倒频谱和概率神经网络的2种故障诊断方法。基于多种指标综合分析比较上述2种故障诊断方法,结果表明:结合梅尔倒频谱和支持向量机的谐波减速器传动误差超限故障诊断方法综合性能优于结合梅尔倒频谱和概率神经网络的方法。

谐波减速器是工业机器人中重要的零部件之一,其性能直接关系到工业机器人的运转状态。谐波减速器的疲劳失效分为柔轮失效和柔性轴承失效两类。利用谐波减速器综合测试平台,实时监测和记录谐波减速器传动效率、温度和振动信号,并提取出信号特征,对两种失效模式的特征进行分析。验证了传动效率、温度和振动信号表征谐波减速器失效的一致性,在柔轮失效模式下,谐波减速器传动效率退化量约为7%;在柔性轴承失效模式下,谐波减速器传动效率退化量约为15%。失效模式特征的分析对于谐波减速器的失效和疲劳研究有着重要的意义。

为缩短轴承设计、分析、计算周期,提高轴承设计效率和精度,将谐波减速器专用柔性球轴承作为研究对象,采用MATLAB GUI软件平台开发谐波减速器专用柔性球轴承设计及参数修正模块、轴承设计参数检测模块、接触应力计算模块和ABAQUS有限元联合分析计算模块。所设计的分析系统使用方便,只需输入轴承主参数,便可完成轴承参数设计、最大接触应力计算、有限元分析,且结果可在系统界面显示或以txt、Excel文件形式输出。介绍谐波减速器专用柔性球轴承设计方

为了给轮齿啮合区的加速寿命试验提供理论依据,更好地指导产品优化设计,以某型号谐波减速器为分析对象,基于包络理论求出柔轮与刚轮的齿廓方程,分析了啮合点的曲率半径、卷吸速度以及啮合区受载情况,综合考虑啮合区的宏观几何、真实表面粗糙度等因素,建立了柔轮与刚轮啮合区的混合润滑模型,通过分析润滑区膜厚比、摩擦因数等参数,定量研究了转速和温度对润滑性能的影响.结果表明：转速越高,平均油膜厚度和膜厚比越大,接触载荷比和接触面积比越小,润滑性能越好.当转速高于2 200 r/min时,啮合区由边界润滑变为混合润滑,接触载荷比和接触面积比较50 r/min时减小90%以上,摩擦因数减小一半以上,将转速控制在2 200 r/min以上有利于改善润滑状况;随着啮合区温度的升高,平均油膜厚度和膜厚比逐渐减小,接触载荷比和接触面积比逐渐增大,润滑状况逐渐...

以柔轮常用15-5ph不锈钢为对象，研究不同表面处理工艺对柔轮材料力学性能的影响规律。利用纳米压痕仪开展15-5ph不锈钢试件压入实验，将得到的载荷-深度曲线与有限元模拟结果进行对比，验证有限元压入模型的有效性。在此基础上，开展常见表面处理工艺影响柔轮材料力学性能的有限元建模与分析。研究结果表明：涂层弹性模量的增加将提高涂层?基体系统的等效硬度及刚度；渗碳层厚度的适当增大可减小柔轮基体应力而不影响柔轮的啮合精度；由喷丸产生的残余压应力越大，基体材料等效硬度越大，并可带来材料等效刚度的一定提高。

谐波减速器作为一种传动比大、传动效率高、传动精度高、传动平稳、噪声低的高性能精密减速传动设备,在工业机器人、航空航天等多个领域中得到越来越广泛的应用。谐波减速器需要进行完整综合测试实验以保证其性能的可靠性。结合国内外学者对谐波减速器测试技术的研究工作和进展,从传动精度、力矩、刚度、寿命和测试系统综合5个方面进行了阐述,并分析了谐波减速器测试技术的发展趋势。

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。