應(yīng)變波齒輪傳動(dòng)也被稱為諧波齒輪傳動(dòng)(Harmonic Gearing)。應(yīng)變波齒輪利用橢圓形變形的柔性輪 (Flex Spline)和圓形Circular Spline之間的齒數(shù)差異，能在非常小、輕的結(jié)構(gòu)中達(dá)到很高的減速比，多用于機(jī)器人等小型、高精度產(chǎn)品。應(yīng)變波齒輪是在高速工作的過程中，柔性輪變形為橢圓形，從而使齒輪齒間發(fā)生接觸的機(jī)制，因此很難通過現(xiàn)有的有限元方法(FEA)再現(xiàn)問題。在本案例中，利用RecurDyn的MFBD技術(shù)對應(yīng)變波齒輪減速器進(jìn)行了建模，從而掌握了應(yīng)變波齒輪的動(dòng)態(tài)行為和各種特性，并根據(jù)仿真結(jié)果改善設(shè)計(jì)。

▎仿真過程

① Circular Spline和Wave Generator以剛體建模

② 考慮柔性輪的形狀變形，用柔性體建模

③ 準(zhǔn)確預(yù)測柔性輪的局部變形及應(yīng)力，利用FFlex建模

④ 在柔性輪和Circular Spline之間使用Geo Contact

⑤ 改善解析速度，柔性輪和Wave Generator之間使用Geo-Cylinder

⑥ 使用考慮預(yù)應(yīng)力的變形mesh作為Flex Spline的初始狀態(tài)

⑦ 縮短分析時(shí)間，只對實(shí)際接觸發(fā)生的位置定義接觸，而不是整個(gè)體

▎關(guān)鍵仿真技術(shù)

? 能夠準(zhǔn)確再現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的柔性輪變形的MFBD技術(shù)

? 快速準(zhǔn)確的接觸算法

   - 支持剛體和柔軟體之間的接觸

   - 有效處理大量齒輪齒間的接觸

? 適合汽缸或球形形狀的專用接觸要素

? 齒輪齒間接觸的接觸力分布及壓力可視化功能

▎工具包

?  RecurDyn/Professional

? RecurDyn/FFlex

▎工程問題

? 設(shè)計(jì)變更帶來的性能評價(jià)的變化

? 在給定的公差范圍內(nèi)預(yù)測尺寸差異對振動(dòng)和傳動(dòng)誤差的影響

? 預(yù)測負(fù)載和速度變化對柔性輪行為的影響

? 柔性輪的扭曲對性能的影響評價(jià)

? Wave generator的反作用力預(yù)測

▎解決方案

? 利用MFBD技術(shù)減少建模和仿真時(shí)間

? 利用非線性柔性體和接觸算法再現(xiàn)柔性輪的行為

? 柔性輪的變形及接觸應(yīng)力計(jì)算

? 模擬實(shí)驗(yàn)預(yù)測修改設(shè)計(jì)/動(dòng)作條件及隨公差后的性能變化

▎結(jié)論

? 評價(jià)修改后的齒形的性能，并將其反映在設(shè)計(jì)中

? 通過虛擬模型，預(yù)測各種設(shè)計(jì)條件的效率和誤差，并確定最優(yōu)參數(shù)

? 通過利用虛擬模型的定量評價(jià)，節(jié)省試驗(yàn)所需的時(shí)間和費(fèi)用

▎其他應(yīng)用場景

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