[發明專利]一種提取諧波齒輪負載變形函數擬合用數據的分析方法

有效

• 申請號: 201810197964.8
• 申請日: 2018-03-11
• 公開（公告）號: CN108509690B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 劉志峰;孫源
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種提取諧波齒輪負載變形函數擬合用數據的分析方法，其特征在于：根據齒輪負載情況，建立諧波齒輪的三維裝配體預處理模型，三維裝配體預處理模型包括：波發生器、柔性軸承、柔輪和剛輪；

建立ANSYS靜力學分析項目，并在工程數據中添加材料屬性，將裝配體文件導入到ANSYS靜力學分析項目中，在“DesignModeler”環境中調整裝配體文件的單位量綱，并通過“Generate”功能生成模型；然后在“Mechanical”環境中進行如下設置：

(1)設置全局直角坐標系以及柱坐標系；全局直角坐標系原點位于柔輪法蘭的圓心處，全局直角坐標系的Z軸與柔輪和柔性軸承的轉動中心軸重合；柱坐標系原點位于柔輪齒后截面的圓心處，柱坐標系的Z軸與柔輪和柔性軸承的轉動中心軸重合；

(2)對波發生器與柔性軸承內圈進行接觸設置，求解方法為“增廣拉格朗日法”，類型為“無摩擦”；對柔性軸承內圈與柔性軸承滾珠進行接觸設置，求解方法為“多點約束法”，類型為“固定”；對柔性軸承滾珠與柔性軸承外圈進行接觸設置，求解方法為“罰函數法”，類型為“無摩擦”；對柔性軸承外圈與柔輪進行接觸設置，求解方法為“增廣拉格朗日法”，類型為“無摩擦”；對柔輪齒的齒面與剛輪齒的齒面進行接觸設置，類型為“無摩擦”；

(3)對波發生器進行連接中的約束設置，連接類型為“體對地”，類型為“固定”；對柔輪進行連接中的約束設置，連接類型為“體對地”，類型為“轉動副”；對剛輪進行連接中的約束設置，連接類型為“體對地”，類型為“固定”；

(4)對整個三維裝配體預處理模型進行網格自由劃分；

(5)對柔輪內壁進行環境中的約束設置，類型為“Remote Displacement”，約束其沿Z軸即柔輪和柔性軸承的轉動中心軸的位移與轉動；對柔性軸承內壁進行環境中的約束設置，類型為“Remote Displacement”，約束柔性軸承內壁繞X軸、Y軸以及Z軸即柔輪和柔性軸承的轉動中心軸轉動；對柔性軸承端面進行環境中的約束設置，類型為“Displacement”，約束柔性軸承端面沿Z軸即柔輪和柔性軸承的轉動中心軸進行位移；

(6)在“Mechanical”環境中，對柔輪杯底進行環境中的負載設置，約束類型為“Joint”，力的類型為“Moment”，自由度為繞Z軸即柔輪和柔性軸承的轉動中心軸；

完成設置后，對已完成預處理的模型進行求解，求解類型為“總變形量”；為了在求解結果中提取柔輪變形數據，在未變形的柔輪內壁上設置兩條路徑，“path1”和“path2”，兩條路徑各占柔輪內壁上完整圓弧的一半，兩條路徑的首末相連；在“Model”模塊里面添加“Construction Geometry”模塊，選擇“Path”來提取，路徑類型為“two point”，坐標系為柱坐標系，設置路徑首末位置；

在“Solution”中插入“User Defined Result”，“Scoping Method”選擇“Path”，在“Path”中選擇上述設置的路徑，在“Geometry”中選擇模型中的柔輪，在“Expression”中命名為“UX”及“UY”，并設置單位為“位移”；完成求解后，即可得到徑向位移和切向位移的數據；角位移通過公式以及提取的數據求得；式中，為轉角位移，R₀為柔輪未變性前半徑，UY為切向位移，ROTZ為角位移向量；

將提取出的徑向位移、切向位移以及計算得到的角位移數據導入到MATLAB中，利用工具箱中的“曲線擬合工具箱”對數據進行傅里葉擬合，從而得到負載變形函數圖形。