摘要：谐波减速器体积小、传动比大、传动精度及效率高,在医疗器械、航空航天、机器人等领域应用广泛。基于Visual Basic对SolidWorks软件进行二次开发,搭建了谐波减速器参数化建模装配一体式平台,以实现高效准确的三维数字化建模。参数化设计过程中,对柔轮的公切线式双圆弧齿形进行了细致建模;对十字交叉滚子轴承等部件采用了子装配体参数化设计方法,使建模更加快捷;运用逐步装配方法进行虚拟装配,以便观察内部结构并检查尺寸及干涉情况,更加适用于工程实际。

摘要：为实现协作机器人精准力控,利用谐波减速器柔轮变形研制了一种原位集成转矩传感器。提出了基于傅里叶级数模型的剩余纹波补偿方法提高测量精度。提出了基于傅里叶级数模型的剩余纹波补偿方法提高测量精度。首先,分析了柔轮底部应变规律,通过正弦叠加的原理设计了应变敏感栅结构;然后建立纹波与波发生器角度之间的傅里叶级数模型,补偿剩余纹波;最后,研制了测试平台进行加载测试,结果表明,在波发生器静止状态下施加瞬时激励和阶跃负载,自制转矩传感器与标准转矩传感器输出误差为0.988%和0.253%;在波发生器旋转状态下施加阶梯变化、正弦变化、正弦变化过程中人为碰撞三种形式的负载,自制转矩传感器与标准转矩传感器输出误差为3.822%,4.247%和4.456%。本文提出的补偿方法能有效降低剩余纹波对传感器输出的干扰,有利于推动关节转矩精准测量的实现。

摘要：为解决现有谐波减速器传动误差建模方法的不足,提出一种考虑装配误差、齿面误差的综合误差建模方法。该方法首先建立装配误差和齿面误差数学模型,并进行误差影响参数分析。其次,测量实验样机装配偏心量和歪斜角度,基于模型得到对应偏心误差、歪斜误差模型理论值,齿面加工误差幅值按一般加工工况大小代入模型,得到对应加工误差模型理论值;然后,分别进行500 h、1500 h、3000 h时长的磨损实验,磨损后进行齿面形貌扫描和数据分析,得到对应的齿面形貌参数,基于模型得到对应的磨损误差模型理论值。最后,综合考虑多源误差影响,设置3组同型号样机,进行传动误差实验。实验结果表明:考虑装配偏心、歪斜和齿面加工等影响因素,传动误差的实验测量值与模型理论值误差在1.7~3.3%之间;综合考虑装配偏心、歪斜、齿面加工、齿面磨损等影响因素,在磨损500 h、1500 h、3000 h后传动误差的实验测量值与模型理论值误差分别在-3.45~2.07%、-5.88~-2.94%、1.33~5.33%之间。

摘要：围绕谐波减速器轴承寿命试验需求,搭建了谐波减速器轴承试验装置,结合谐波减速器轴承试验原理,通过计算平均输入转速和平均负载扭矩,确定谐波减速器轴承试验条件,并基于扩张状态观测器与非线性PID建立负载扭矩控制方法。试验结果表明:负载扭矩跟踪的均方根误差为0.375,具有较好控制精度,试验机实现了转速、负载扭矩的高精度控制,实现了温升、振动、噪声等指标测试,满足了谐波减速器轴承的试验要求。

摘要：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。

摘要：随着谐波减速器行业的不断发展,如何实现整机体积更小、重量更轻变得至关重要。利用一种交叉滚子轴承的新设计理念,将轴承与其他连接部件设计为整体结构,可实现谐波减速器整机轻量化的目的。在产品研制过程中,利用无软带表面技术,可实现滚道硬度高、齿韧性好的目的。

摘要：谐波减速器的装配误差异常质量检测是制造商交货前的重要流程。该检测重点关注异常评估,可以减少因产品召回而造成的经济损失,进一步保护用户的利益和制造商的声誉。声音信号为声学共振测试提供了简单非接触式测量的基础,并且有助于工厂在谐波减速器交货前进行快速测试。该文提出了一种声音数据采集、特征提取和分析的试验方法。利用谐波减速器的锤击激励,获得了异常和正常谐波减速器的声学数据集。提取了声音信号的时域和频域特征,比较了支持向量机(support vector machine,SVM)、随机森林(random forest,RF)、K-means这三种分类算法。结果表明,SVM在测试集上的准确率为98.0%,RF的准确率为95.0%,K-means的准确率仅为53.0%。SVM分类器的准确率、召回率和F1分数都很高。基于SVM谐波减速器质量检测模型,利用NI数据采集卡和Labview软件,设计了谐波减速器快速检测软件,可用于厂家谐波减速器出厂前检测。

摘要：为探究柔轮齿形修形对谐波减速器啮合性能的作用,建立了中空型谐波减速器的装配模型,采用有限元法分析了柔轮与刚轮啮合情况。以双圆弧齿形的在空载、负载过程中等效变形与等效应力作为对比条件。综合考虑柔轮齿形齿顶修形量,同时调整柔轮齿形轴向的齿高倾角,计算同等边界条件下齿形修形后的等效变形应力情况。对比结果表明,空载与负载条件下,提取柔轮轮齿前缘与后缘的中性层曲线,柔轮的等效变形基本不变,但最大等效应力分别降低至80%与76.6%,啮合性能得到提升。相关研究为谐波减速器的设计、评估及传动性能优化提供有益尝试和参考依据。

摘要：波发生器是柔轮受力特性研究的关键。为能够提高柔轮的寿命,提出了一种新的改性凸轮波发生器作用于柔轮。改性凸轮轮廓由两段偏心圆弧和两段椭圆弧连接组成,并将偏心圆弧与椭圆弧平滑过渡、柔轮内表面载荷分布均匀、啮合处啮合性能良好等限制条件转化为设计改性凸轮的约束条件。通过计算实例分析了不同参数的改性凸轮作用下的柔轮内周边曲线曲率变化,并据此选取了改性凸轮波发生器。有限元仿真和试验结果表明,与传统的椭圆凸轮波发生器作用的谐波减速器相比,采用改性凸轮作用的谐波减速器柔轮的齿圈两端端的应力明显降低,应力的分布也更加均匀,传动的精度更高,寿命更长。

摘要：谐波减速器具有相对质量低、结构紧和价格低廉等优点,广泛应用于空间机械臂关节设计.然而,谐波减速器的运动误差、刚度和摩擦3种动力学特性阻碍了空间机械臂关节指向精度、运动稳定度等性能指标的提升.为改善空间机械臂关节性能,国内外学者针对谐波减速器的运动误差、刚度和摩擦3种动力学特性开展了试验研究和机理分析,并建立了数学模型.本文从试验、机理和建模3个角度出发,系统论述关于谐波减速器的运动误差、刚度和摩擦3种动力学特性的最新研究成果,总结分析谐波减速器动力学特性和建模研究所面临的挑战以及未来发展的方向.