谐波齿轮传动的设计与三维建模
谐波齿轮减速器设计及性能仿真(1)
分类号密级XXX毕业设计(论文)谐波齿轮减速器设计及性能仿真姓名班级XXX学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
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论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要谐波传动是一个相对较新类型的传输。
新的运动转换原理，新的啮合特性，但柔性部件的发展有这样的传输原因需要专门的理论。
与一般的齿轮传动比，体积小，重量轻，精度高，低噪音等相比。
由于谐波传动柔轮的存在可以产生变形控制波动，从而使啮合原理，算术几何，强度计算，结构设计，与传统的刚性构件面向实质上是一个很大的区别。
关键词: 谐波、有限元、三维、减速机AbstractHarmonic drive is a relatively new type of transmission.Since the invention of the harmonic drive has experienced several decades.New sports transformation principle, a new meshing feature, a flexural member is the development of the cause of the transmission need special theory.It compared with the general gear transmission, large transmission ratio, small volume, light weight, high precision, low noise, etc.Because there exist in harmonic gear drive can cause a controllable wave deformation of soft round, so that the meshing theory of arithmetic, geometry, strength calculation, structure design, with the traditional rigid gear transmission components in nature are very differentKeywords: Harmonic, finite element, 3 d, reducer全套图纸外文翻译扣扣: 1411494633目录摘要 (3)Abstract (3)第1章绪论 (6)1.1论文概述 (6)1.2 谐波减速机国内外发展现状 (6)1.3本文研究内容 (8)1.4本文研究意义 (8)第2章谐波减速机方案设计 (9)2.1谐波减速机组成 (9)2.2谐波减速机分类 (9)2.3谐波减速机传动方案 (11)2.4本章小结 (12)第3章谐波减速机设计 (13)3.1 传动装置总体设计 (13)3.1.1传动方案的确定 (13)3.1.2刚轮柔轮齿数模数确定 (13)3.2 谐波齿轮传动的主要参数确定 (13)3.2.1主要啮合参数的选择 (13)3.2.2柔轮刚轮的几何尺寸计算 (14)3.2.3 保证传动正常工作的条件 (16)3.3 主要零件的材料和结构 (16)3.3.1柔轮材料 (16)3.3.2刚轮材料 (17)3.3.3波发生器材料 (17)3.3.4柔轮结构设计 (17)3.3.5刚轮结构设计 (18)3.4 承载能力计算 (20)3.5 传动效率的计算 (23)3.6本章小结 (23)第4章谐波减速机三维建模 (24)4.1 Solidworks三维建模技术 (24)4.2谐波减速机三维建模 (24)4.3谐波减速机装配 (31)4.4 本章小结 (34)第5章谐波齿轮减速器ADAMS仿真 (35)5.1虚拟样机技术 (35)5.2 ADAMS软件概述 (35)5.3 谐波齿轮减速器前处理 (36)5.4 谐波齿轮减速器运动仿真 (40)5.5 本章小结 (42)总结43致谢 (44)参考文献 (45)第1章绪论1.1论文概述传动原理与普通谐波传动齿轮是相异的，它是利用柔性齿轮的受控弹性变形。
基于三维实体有限元模型的谐波齿轮装配状态应力分析
基于三维实体有限元模型的谐波齿轮装配状态应力分析作者：吕超袁冰来源：《智富时代》2018年第08期【摘要】要想准确地对谐波柔轮的齿廓和齿根的应力状态进行反映，需要提出以真实的齿廓信息为基础的柔轮三维实体建模方法。
本文主要以渐开线齿形作为主要分析对象，采用了APDL语言建立了一系列的实体模型。
为了更加真实地反映在装配状态下的柔轮应力分布，将会构建柔轮的三维实体模型，如此求解柔轮应力。
借此来对三维实体有限元模型的谐波齿轮装配状态应力分析做出一点贡献。
【关键词】三维实体模型；谐波齿轮；柔轮；装配状态如今，很多研究者都使用有限元三维实体模型对谐波齿轮装配状态应力进行研究。
本文通过对装配状态下应力进行计算，以及柔轮三维实体模型建立的分析，针对现存的有谐波动传动的有限元分析模型达不到很细致的问题，采用了APDL语言的方法来进行解决，以此来对基于三维实体有限元模型的谐波齿轮装配状态进行应力分析。
一、在装配情况下的应力计算（一）以等效圆环理论为基础的应力计算这次的研究是利用四滚轮波发生器，将杯型谐波齿轮作为例子，刚轮和柔轮都利用的是变位渐开线齿形。
在圆环理论的支持下，思考柔轮筒对于齿圈的作用加强，以此建立了带有同样效果、同样刚度的圆环模型。
采用等效圆环模型能够获得在空载传动状态的应力计算公式和圆环变形公式，这提供了契合分析以及应力强度的计算的依据。
在理论计算的条件下，柔轮的所有截面上的周向应力：式子当中Ψ是波发生器中长轴相比较于柔轮没有变形端的转角；β是滚轮的安装轴里偏置的角度；w是最大的径向改变的大小；Ε是材料里的弹性模量；h是圆环的薄厚程度；s是柔轮里齿圈部位的壁的厚度；r是变形之前柔轮里中性圆曲线的半径。
（二）设计规范里的应力计算设计有规范，在规范的条件下，为了到达时计算的强度简化的目的，一般会把柔轮简单看作一个光滑的圆柱壳体来做受力的分析，最后，依据实验得出的结果做一些适当的修正，如此能够求出得到柔轮的周向应力最大值。
齿轮的参数化设计与三维建模方法研究(设计)
【摘要】齿轮传动作为一种通用的传动机构，具有其特殊的设计和制造方法。
设计和制造的关键在于齿廓线的形成。
利用当今世界上先进的三维造型软件UG的建模功能和它的二次开发工具Expression实现齿轮参数化设计和齿合仿真。
以渐开线齿轮为例绘制出其精确的渐开线齿廓，实现三维造型，从而可以进行运动仿真，为齿轮的有限元动力分析提供了精确的模型，可使设计人员应用现有的三维模型进行更新设计以便减少设计开发的成本，使其具有快速响应市场的能力。
【关键词】：UG；Expression；齿轮；渐开线，三维造型；参数化设计；【Abstract】As a general driving setup gear transmission has its special design and making process. The shaping of contour line is the key of design and manufacture. Accurate 3D modeling and movement smulation of gear can be made by UG building model, the secondary development tool，and Expression. For involutes gear, it can be modeled perfectly so as to smulation the movement then providbility precise model for finite analysis. The cost of design and development can be cut down and quickly responding ability to them arket can be also acquired.【Keywords】: UG; Expression; gear; involutes; three-dinensional modeling; parameterization design;目录摘要 (I)Abstract (I)1 绪论1.1齿轮设计现状 (1)1.2三维建模软件UG概述 (2)1.3论文研究的目的和意义 (3)1.4论文研究的主要内容及创新 (4)2 UG参数化设计2.1前言 (5)2.2 UG参数化设计技术 (5)2.3 UG在参数化设计方面的优点 (6)2.4本章小结 (6)3 齿轮三维建模方法3.1前言 (7)3.2提取齿轮的约束条件 (8)3.3建立渐开线轮廓表达式 (8)3.4渐开线轮廓绘制 (10)3.5完成齿轮的造型 (14)3.6本章小结 (16)4 总结4.1全文总结 (18)4.2研究展望 (19)致谢 (20)参考文献 (21)附录1 绪论1.1 齿轮设计现状齿轮广泛应用于航空、航天和工程机械传动系统中,具有传动平稳,承载能力强等优点,有着非常广泛的应用前景。
《谐波齿轮传动》课件
具有结构紧凑、传 动比大、传动精度 高等优点
广泛应用于航空航 天、机器人、医疗 器械等领域
柔性齿轮：由薄壁金属材料 制成，具有弹性变形能力
基本原理：通过柔性齿轮的弹 性变形，实现两个齿轮的啮合
刚性齿Байду номын сангаас：与柔性齿轮啮合， 实现动力传递
传动比：通过改变柔性齿轮的 变形程度，实现不同的传动比
传动比大：可以实现大传动比，满足不同场合的需求 传动精度高：具有较高的传动精度，满足精密传动的要求 传动效率高：传动效率高，降低能耗，提高设备性能 结构紧凑：体积小，重量轻，便于安装和维护 寿命长：耐磨损，使用寿命长，降低维护成本 适应性强：适用于各种恶劣环境，如高温、低温、潮湿等
谐波齿轮传动的优 缺点
精度高：传动精度高，适合 精密传动场合
传动比大：可以实现大传动 比，满足不同场合的需求
体积小：结构紧凑，节省空 间
寿命长：使用寿命长，维护 成本低
制造成本高
传动效率低
容易磨损
噪音较大
谐波齿轮传动的未 来发展
提高传动效率： 通过优化设计、 材料选择等方 式提高传动效
率
降低噪音和振 动：通过改进 结构设计、优 化制造工艺等 方式降低噪音
优点：结构简单、体积小、重 量轻、传动精度高
特点：具有两 个波形，可以 传递更大的扭
矩
应用：广泛应 用于航空航天、 机器人、医疗
器械等领域
优点：结构紧 凑、传动比大、 精度高、寿命
长
缺点：制造难 度大、成本高、 需要专用的润 滑油和维护设
备
特点：具有多个波形，可以适应不同的传动比和扭矩需求 应用：广泛应用于航空航天、机器人、医疗器械等领域 优点：传动效率高，噪音低，寿命长 缺点：制造难度大，成本高，需要精确的加工和装配技术
浅谈谐波齿轮传动的设计
Ｋ 考 虑 轮齿 对 柔 轮 弯 曲 刚度影 响而 引起 ｒ 的应 力增 大 系数 设 ｓ＝ ／ Ｓｍ
Hale Waihona Puke Ｋｄ — 动载 系数 Ｋｄ ． １ — ＝１ ￣ ． １ ４ Ｉ —— 考 虑载 荷特 性 和波 发生 器 刚度 对 柔轮 ｃ 畸变 的影 响 而 引起 的应 力 增 大 系 数 。可按 表 ４查
表 ２筒形花键联接式柔 轮结 构各参数 的计算式
花 键 齿 宽 ｂ＝ ．Ｂ ｌ ５ Ｏ
花键齿 对称面至 柔轮齿对称 面的距离 １ ０７ Ｂ ２ ） Ｌ ≥（ ． ＋ Ｃ ５ 花键轮毂凸缘长度 外花键分度 圆齿厚
内花 键 分 度 圆齿 厚
Ｃ＝． １ ０５ Ｃ Ｓ＝ ２ ∞ｌ ｉ／－ ｔｏ ｔ ｇ【
高 等职 业教 育
２１ ０ １年
柔轮壳体壁厚 Ｉ 柔轮简底 壁厚 柔轮筒底 凸缘厚度
柔 轮 筒底 凸缘 直径 柔 轮齿 宽
８： ０５ ０７ ８ （ ．— ．） ８２ ６ ≈ ８３ ８ｌ ≈
ｄ ０ ｄ Ｌ ． ５ Ｂ （．— ．） ＝ ０１ ０２ ｄ
柔 轮 轮齿 过 渡 圆角 半 径 Ｒ （．～ ） ： ０６ １ｍ
２ｒ 。 ｄｘ （ 为柔轮径向最大变形量 ） ］ 其中 ＣＢ 旦里
ｒ１— ． Ｉ ｌ Ｉ ｒ ］＿ ＿ １
ｒｍ
剪应力 ： Ｋ Ｉｃ 下 ＝ ＜ ｄ
ｒ ｍＬ
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阿三一 为 ＝二ｊ 汀 所应 ［二 上 三 产力 ＝ 三 二 量 生 一 的 剪
简形柔轮 —
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谐波齿轮减速器设计及性能仿真
毕业设计（论文）题目谐波齿轮减速器设计及性能仿真学院机械设计制造及其自动化专业学生姓名学号指导教师系主任二级学院院长摘要谐波齿轮传动具有体积小、重量轻、结构紧凑、传动比大、效率高等优点。
广泛应用于矿山、冶金、飞机、轮船、汽车、起重机、电工机械、仪表、化工业等许多领域谐波齿轮传动有着广泛的发展前景。
谐波齿轮减速器与普通减速器相比具有体积小、重量轻、传动平稳、效率高、传动比范围大等优点。
但其设计计算较过程复杂，轴承的受力较大、寿命较短。
所以对于我们在设计这类减速器时如何进行参数的选择，避免大量繁杂的计算，如何选择好轴承使其使用寿命增加具有一定的设计意义。
对谐波减速器国内外的发展现状、优缺点、结构型式和其传动原理进行了一定的阐述。
在设计过程当中，对内啮合传动产生的各种干涉进行了详细验算；从如何提高轴承的寿命为出发点，来计算选择减速器齿轮的模数，最终合理设计减速器的整体结构。
关键词：谐波传动；减速器；内齿轮副AbstractHarmonic gear drive with small size, light weight, compact structure, transmission ratio, and high efficiency. Widely used in mining, metallurgy, aircraft, ships, cars, cranes, electrical machinery, instruments, chemical and many other fields of harmonic gear drive has a broad development prospects.Harmonic gear reducer reducer with ordinary compared with the small size, light weight, smooth transmission, high efficiency, transmission ratio range and so on. However, compared with its design and calculation process is complex, larger force bearing short-lived. Therefore, how we choose the parameters in the design of this type of reducer, to avoid a large number of complex calculations, how to choose to increase the service life of the bearings so that it has a certain design significance.Harmonic reducer development status at home and abroad, the advantages and disadvantages, structure type and its transmission principle, which must be explained. In the design process, various internal mesh transmission interference generated detailed checking; from how to improve bearing life as a starting point to calculate modulus choose Gear ultimately rational design of the overall structure of the gear unit.Keywords: harmonic drive; reducer; internal gear pair目录摘要................................................................................................... I I Abstract .. (III)第1章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2谐波齿轮减速器研究内容拟解决的问题 (1)1.3 本文研究主要内容 (2)第2章谐波齿轮减速器设计 (3)2.1.传动结构形式的选择 (3)2.2.几何参数的计算 (3)2.3 凸轮波发生器及其薄壁轴承的计算 (4)2.3.1柔轮齿面的接触强度的计算 (5)2.3.2柔轮疲劳强度的计算 (6)2.4 轴结构尺寸设计 (7)2.5 轴的受力分析及计算 (7)2.6 轴承的寿命校核 (8)2.7 销轴的强度校核计算 (10)2.8 输入轴的强度校核 (10)2.9 键的校核计算 (13)2.9.1 联轴器处键的校核 (13)2.9.2 偏心套处键的校核 (13)2.9.3 支座处键的校核 (13)2.10 轴承的校核计算 (13)第3章谐波齿轮减速器三维设计图 (20)总结 (22)致谢 (23)参考文献 (24)第1章绪论1.1 概述随着现代工业的高速发展，机械化和自动化水平的不断提高，各工业部门需要大量的减速器，并要求减速器体积小，重量轻，传动比范围大，效率高，承载能力大，运转可靠以及寿命长等。
毕业设计(雨辰)谐波齿轮机构的设计【全套图纸】
第1章谐波齿轮概述1.1 概述1.1.1 谐波齿轮技术的发展概况谐波齿轮传动的传动原理与普通齿轮传动不同，它是利用控制柔性齿轮的弹性变形来实现传递运动和动力的。
谐波齿轮传动一般有波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三个基本构件。
因为，由波发生器的作用迫使柔性齿轮所产生的变形波是一个基本对称的简谐波，故称这种机械传动形式为谐波传动。
谐波齿轮传动是谐波传动中的一种主要结构类型；它是以齿轮作为基本元件的谐波传动形式。
此外，谐波齿轮还包括：谐波摩擦传动、谐波螺旋传动和谐波无级变速传动等结构类型。
我过于60年代中期，国内有关的研究机构开始引进了谐波传动这项新技术，并开展了该项目的研究工作。
70年代末，我国许多的工业部门、机械研究所和有关的工科院校都先后对谐波齿轮传动进行了理论和试验研究以及设计试制等工作，研制出了一些性能较好的谐波齿轮减速器。
自1980年起，我国也开始了谐波齿轮的标准化和系列化工作。
经过约5年时间的研究试制，于1985年制订了中小功率的通用谐波齿轮减速器的标准系列。
从而，使我国成为世界上具有通用谐波齿轮减速器标准的第四个国家。
1.1.2 谐波齿轮机构的结构组成谐波齿轮机构通常由波发生器H、柔轮g和刚轮b（采用具有刚性齿轮的行星机构相类似的符号来表示）三个基本构件所组成。
如下图所示：1-波发生器2-柔轮3-刚轮在谐波传动中，波发生器H旋转一圈，柔轮上某一点变形的循环次数，叫做柔轮的变形波数，用符号u表示；即变形波数u应按柔轮g与刚轮b同时啮合的区域数目来确定。
在一般情况下，可以采用单波（u=1）、双波（u=2）、三波（u=3）、四波（u=4）传动。
但由于受到柔轮g材料许用应力的限制，通常大都采用的是双波（u=2）和三波（u=3）传动；目前，应用较广泛的仍然是双波（u=2）传动。
而刚轮b和柔轮g的齿数差，一般应取为雨辰教育毕业设计柔轮g的变形波数u，即Zb - Zg=u；或者在某写情况下取成u的倍数。
《谐波齿轮传动》课件
切削加工
齿轮和轴类零件需通过切削加 工，确保各部分尺寸和形状精 度。
装配调试
所有零件装配完成后，需进行 严格的调试和测试，确保传动 性能达到设计要求。
质量检测
对成品进行质量检测，确保各 项性能指标符合标准。
04
谐波齿轮传动的性能分析
性能评价指标
传动效率
衡量谐波齿轮传动系统在传递功率时 的效率，通常以百分比表示。
振动与噪声测量
通过测量和分析传动过程中的振动和噪声， 评估其工作平稳性和可靠性。
温升与热性能测试
检测谐波齿轮在长时间工作过程中的温升和 热稳定性。
动态特性分析
利用动态测试技术分析谐波齿轮的动态响应 和稳定性。
性能优化与改进
材料选择与处理
选用高强度、耐磨、耐腐蚀的材料，并进行 适当的热处理以提高其机械性能。
智能化控制
多学科交叉
随着人工智能和物联网技术 的发展，未来谐波齿轮传动 将更加智能化，能够实现自
适应控制和远程监控。
未来谐波齿轮传动的研究将 涉及更多学科领域，如机械 工程、控制工程、材料科学
等。
绿色环保
拓展应用领域
未来谐波齿轮传动将更加注 重环保和节能，采用更加高 效、低能耗的设计和制造工
艺。
随着技术的不断进步和应用 需求的增加，谐波齿轮传动 将在更多领域得到应用和推
谐波齿轮传动的特点与优势
结构紧凑
由于采用弹性元件传递动力，谐 波齿轮传动装置体积小、重量轻 。
传动比大
通过调整波发生器和柔轮的尺寸 ，可以实现较大的传动比。
谐波齿轮传动的特点与优势
承载能力强
谐波齿轮传动具有较高的承载能力和较长的使用寿命。
无摩擦传动
毕业设计齿轮减速器设计与三维建模
毕业设计齿轮减速器设计与三维建模Last revision on 21 December 2020齿轮减速器设计与三维建模摘要本文在对二级斜齿圆柱齿轮减速器参数优化的基础上，利用Pro/E软件建立了减速器的三维实体模型并进行虚拟装配，其重点是关键部件斜齿圆柱齿轮的参数化建模过程。
最后对该模型进行运动学仿真分析，给输入轴一定转速，由仿真分析得出中间轴和输出轴转速，并将仿真结果与理论计算进行对比，从而验证该结构的有效性和可行性。
本文主要从以下几个方面来进行齿轮减速器的设计：第一，合理的传动装置总体的设计，了解机械传动装置的原理及参数搭配，为设计各级传动件和装配草图提供依据。
第二，传动零件的设计计算及齿轮、轴、滚动轴承、联轴器的设计选择与校正，为进行装配草图的设计做好准备。
第三，减速器结构及其附件的设计以便提高效率、降低成本，使维修简单。
第四，减速器装配图和零件工作图的设计以便进行机器装配、调试及维护。
关键词：齿轮减速器；箱体；机械传动装置；原理及参数；设计；运动分析；Pro/EGear reducer design with three dimensional modelingAbstractThispaperisbasedonthedesignofmechanicaldesigncourseteachingpracticeintwo-stagehelicalgearreduceronthebasisoffurtheroptimization,usingPro/Esoftwaretoestablishathree-dimensionalmodelreducerandthevirtualassembly,focusingonkeycomponentsoftheprocessofpar ametricmodelinggear.Finally,kinematicsimulationofthemodel,somegiveninputshaftspeed,obtai nedbythesimulationspeedintermediateshaftandoutputshaft,thesimulationresultswillbecompare dwiththetheoreticalcalculation,toverifytheeffectivenessandfeasibilityofthestructure.This article is mainly from the following aspects to a cylindrical gear reducer design: First,reasonable gear design,understanding the mechanical transmission principle and parameter matching design levels,transmission parts and Assembly Sketches provide a basis.In Second, design and calculation of transmission parts, gear, shaft, bearing, coupling design choices and correction, to prepare for the design of the assembly drawing.Third, the design of gear reducer structure and its accessories in order to improve efficiency, reduce cost, make the maintenance easy.Fourth, the design of the reducer assembly drawing and parts working drawing for machine assembly, commissioning and maintenance.Keywords: Gear reducer； Casing； A mechanical transmission device； Principle and Parameter； Design； KinematicsAnalysis； Pro/E目录1绪论 (1)选题背景 (1)选题意义 (1)减速器的国内外现状及发展趋势 (2)减速器的分类及载荷分类 (3)设计的主要工作 (4)设计的总结及展望未来 (4)2 传动装置的总体设计 (6)传动装置简图 (6)设计任务 (6)传动装置总体设计方案 (6)电机的选择 (6)选择电机的类型 (7)确定电动机功率 (7)确定电机转速 (7)传动比的分配及转动校核 (8)传动装置的运动和动力参数的计算 (8)V带的传动设计 (9)齿轮传动的设计 (11)高速级齿轮传动的设计 (11)低速齿轮机构设计 (16)传动轴的设计 (20)高速轴的设计 (20)中间轴的设计 (23)低速轴的设计 (30)滚动轴承的校核计算 (33)平键联接的选用和计算 (34)联轴器的选择计算 (35)箱体及其附件的设计选择 (35)润滑密封设计 (36)3 三维建模 (37)轴的设计 (37)键的设计 (38)齿轮的设计 (38)装配图的设计 (39)总结 (40)参考文献 (41)致谢 (42)附录1 外文参考文献(译文) (43)附录2 外文参考文献(原文) (48)1 绪论选题背景减速器其实已经在工业生产中应用非常的广泛。
谐波齿轮传动系统的建模与零件的结构优化
谐波齿轮传动系统的建模与零件的结构优化e（e）指导教师：e【摘要】谐波齿轮传动作为一种新型的传动技术在最近的几十年里发展的速度非常快。
谐波齿轮传动主要是依靠柔轮的弹性变形来传递运动和载荷的。
随着社会的进步和发展，在谐波齿轮传动出现后的几十年里，不仅仅科技强国在研究这项技术，世界上还有一些工业比较发达的国家也在这种新型传动技术的研发中投入了大量的人力和财力，针对这种新型传动技术在实际应用中出现的全部问题，各国学者都做了大量的工作。
正是因为谐波齿轮传动本身所带有的复杂性和广泛性问题，所以至今还有不少问题没有完全很好的解决。
所以，研究谐波齿轮传动具有非常重要的意义。
本课题主要对谐波齿轮传动中柔轮、钢轮的模态进行了研究，同时对钢轮做结构改进设计，以提高钢轮共振频率【关键词】谐波齿轮传动，柔轮，有限元分析The harmonic gear drive system modelingand structure optimization of spare partse（e）e【Abstract】As a new transmission technology，the development speed of harmonic gear drive is very fast in recent decades. Harmonic gear drive mainly relies on the elastic deformation to transmit motion and loads. With progress and development of the society, after several decades in harmonic gear drive appeared, not only scientific powers research it, also some industrial comparative developed countries put a lot of human and financial resources to develop this new transmission technology, scholars from different countries have done a lot of work for all the problems in the practical application of this new transmission technology. Because the complexity and universality of the problems of harmonic gear drive, so far，there still have many problems are not solved completely. Therefore, the study of harmonic gear drive is very important.【Keywords】Harmonic gear drive, Flexible gear, Finite element analysis目录第1章绪论 (3)1.1 谐波齿轮传动国内外发展现状 (4)1.1.1 谐波齿轮传动国外发展现状 (4)1.1.2 谐波齿轮传动国内发展现状 (5)1.2 谐波齿轮传动研究趋势 (5)1.3 谐波齿轮传动应用 (7)1.4 研究内容及意义 (8)1.4.1 研究内容 (8)1.4.2 研究意义 (9)1.5 本章小结 (10)第2章谐波齿轮传动原理及柔轮变形............................................................. 错误！未定义书签。
谐波齿轮设计资料
谐波齿轮传动简介1.概述五十年代，随着空间科学、航天技术的发展，航天飞行器控制系统的机构和仪表设备对机械传动提出了新的要求，如：传动比大、体积小、重量轻、传动精度高、回差小等。
对于上述要求，新出现的谐波传动满足了这种要求，它是在薄壳弹性变形的基础上发展起来的一种传动技术。
1959，1960，1955，1961所谓谐波传动是一种靠中间柔性构件弹性变形来实现运动和动力传动的装置的总称。
在谐波传动出现后短短的几十年中，世界各工业比较发达的国家都集中了一批研究力量，致力于这类新型传动的研制，几乎对该类传动的整个领域中的全部问题均进行了程度不同的研究。
当然，由于谐波传动本身所涉及问题的复杂性和广泛性，因而有不少问题目前尚未作最后定论。
图1 谐波齿轮传动系统谐波齿轮传动系统有三个基本构件组成，如图2-1所示：刚轮1(Circular Spline)，柔轮2(Flexspline)和波发生器3(Wave Generator)。
谐波齿轮传动的原理就是在柔性齿轮构件中，通过波发生器的作用，产生一个移动变形波，并与刚轮齿相啮合，从而达到传动目的。
特点：优点：——小型机器的精密传动(1)结构简单，体积小（50%），重量轻（1/3）(2)传动比范围大：单级（50~300）, 多级（3000~60000）(3)同时啮合的齿数多（30%）,正是由于同时啮合齿数多这一独特的优点，使谐波传动的精度高，齿的承载能力大，进而实现大速比、小体积。
(4)承载能力大(5)运动精度高(6)运动平稳，无冲击，噪声小(7)齿侧间隙可以调整(8)齿面磨损小而均匀，传动效率高(9)同轴性好(10)可实现向密闭空间传递运动及动力缺点：(1)柔轮周期性变形，易于疲劳损坏(2)柔轮和波发生器的制造难度较大(3)传动比的下限值高，齿数不能太少由于柔轮材料强度的限制,单级谐波齿轮传动的速比下限不能无限制地减小。
统计结果表明,在工业总需求中,对传动比在18到60范围的减速装置的需求占需求总数的68%。
谐波减速器内齿柔三维建模及仿真加工
1.6 数控自动编程的优势
传统编程是指编制零件加工程序的各个步骤，即从零件图样分析及工艺处理、数值计算、编写程序单直至程序检验，均由人工完成，称为“手工程序编制”。数控自动编程是使用计算机进行数控机床程序编制工作，也即由计算机自动进行数值计算编制零件加工程序单。“自动程序编制”，在这里程序编制工作的大部分或全部由计算机来完成。
3、图形编程 对于某些特殊的，如安装了线切割和电火花的数控机床，有的都配置了图形编辑功能。这样就可以直接在计算机的显示屏上面画出加工零件图纸上的几何信息。然后系统就会自动的进行前后置处理便可以生成刀具的运动轨迹数据，可以储存起来也可以直接导入数控机床进行工件的加工。
1.4 数控自动编程的重要依据
随着制造业信息的快速发展，数控编程的标准也产生了一种发展的趋势。数控技术诞生的50年间基本都是基于ISO6983标准来交换信息，即采用G和M代码来描述如何加工，因而它的本质是面向加工过程的，但随着技术的不断发展，这已经不能够满足现代数控技术飞速的发展速度的需求了，于是，国际上正在着手于研究与建立一套新的CNC系统标准ISO14649（STEP-NC）。此种做法的目的在于提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。
毕业设计谐波齿轮减速器设计及性能仿真
毕业设计谐波齿轮减速器设计及性能仿真毕业设计：谐波齿轮减速器设计及性能仿真一、引言随着工业自动化的快速发展，谐波齿轮减速器作为一种高效、高精度、高刚度的传动装置，得到了广泛的应用。
在许多高精度数控机床、机器人、航空航天等领域，谐波齿轮减速器都发挥了重要的作用。
因此，对谐波齿轮减速器进行深入的设计及性能仿真研究，具有重要的理论意义和实际价值。
二、谐波齿轮减速器设计1、结构设计谐波齿轮减速器的结构设计是整个设计过程的基础。
结构设计需要考虑齿轮的形状、尺寸、材料、热处理方式等因素，同时还需要考虑减速器的整体结构布局和尺寸。
在设计中，需要结合实际工况和需求，选择合适的结构和参数，以保证减速器的性能和稳定性。
2、力学分析力学分析是谐波齿轮减速器设计的关键步骤。
通过对减速器进行力学分析，可以了解齿轮在载荷作用下的应力、应变、位移等变化情况，从而确定齿轮的强度和刚度是否满足设计要求。
同时，力学分析还可以优化结构设计，提高减速器的性能和寿命。
3、动力学仿真动力学仿真是在力学分析的基础上，进一步模拟减速器的动态性能。
通过建立动力学模型，可以模拟减速器在动态载荷作用下的响应，了解减速器的振动、冲击、噪声等性能表现。
通过动力学仿真，可以优化减速器的设计，提高其动态性能和稳定性。
三、谐波齿轮减速器性能仿真1、传动效率传动效率是谐波齿轮减速器的重要性能指标之一。
在仿真过程中，可以通过对比不同设计方案或不同工况下的传动效率，选择最优的设计方案或工况参数。
同时，通过仿真还可以研究传动效率的影响因素，如齿轮的滑动摩擦系数、润滑条件等。
2、刚度与强度刚度和强度是衡量谐波齿轮减速器性能的重要指标。
在仿真过程中，可以通过对减速器进行静力学和动力学分析，评估其刚度和强度性能。
同时，通过仿真还可以研究材料、热处理等因素对减速器刚度和强度的影响。
3、振动与噪声振动和噪声是评价谐波齿轮减速器性能的重要因素。
在仿真过程中，可以通过建立动力学模型，模拟减速器的振动和噪声情况。
活齿端面谐波齿轮减速器虚拟样机的运动仿真
活齿端面谐波齿轮传动是综合传统的谐波齿轮传动和活齿传动的优点而发明的一种新型传动装置，从根本上解决了谐波齿轮传动中柔轮的变形与其承载能力之间的矛盾，并能克服活齿传动中径向尺寸大、啮合间隙不可调的缺点，从而在保留谐波齿轮传动及活齿传动优点的基础上，增加同时啮合的齿数，加大齿轮的模数，达到大幅度地提高所传递的功率、延长使用寿命的目的。
该减速器的研制成功，将具有广阔的应用前景。
2008年 工 程 图 学 学 报2008第3期 JOURNAL OF ENGINEERING GRAPHICS No.3活齿端面谐波齿轮减速器虚拟样机的运动仿真王成刚，张佑林，姚传志（武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉 430070）摘要：活齿端面谐波齿轮传动是综合传统的谐波齿轮传动和活齿传动的优点而发明的一种新型传动装置。
在进行活齿端面谐波齿轮减速器虚拟样机三维建模及装配的基础上，基于Pro/ENGINEER软件机构仿真功能，实现了该减速器虚拟样机的活齿与端面谐波齿轮及端面齿轮的空间啮合运动仿真及动态分析。
关键词：计算机应用；运动仿真；活齿；端面谐波齿轮；减速器中图分类号：TP 391文献标识码：A 文章编号：1003-0158(2008)03-0017-06The Kinematic Simulation of Virtual Prototype of Reducer with End Face Harmonic Gear Drive of Oscillating TeethWANG Cheng-gang, ZHANG You-lin, YAO Chuan-zhi( School of Mechanical and Electrical Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan Hubei 430070, China )Abstract: The end face harmonious gear drive of oscillating teeth is a new type of driving device, which combines the advantages of the common harmonic gear drive and the oscillating tooth drive. Based on the 3D modeling and virtual assembling for the prototype of reducer, the kinematic simulation and dynamic analysis of the reducer are realized by using Pro/ENGINEER software.Key words: computer application; kinematic simulation; oscillating teeth; end face harmonic gear; reducer收稿日期：2007-07-08Pro/ENGINEER软件具有功能强大的参数化建模、虚拟装配、机构仿真及分析功能，拥有丰富的“机构连接”及“运动模型”。
【论文】齿轮齿条传动三维模型及控制系统设计
摘要随着工业自动化水平的迅速提高，计算机广泛的应用于工业领域中。
本课题研究的是齿轮齿条传动三维模型及控制系统设计，包括齿轮齿条传动的三维建模和运动仿真、三菱PLC控制程序的设计和组态软件的监控。
本课题选用UG软件对齿轮齿条传动系统的进行三维建模，进行三维运动仿真，同时生成运动画面的视频，并且实现了运动仿真分析其运功情况，齿轮齿条传动具有机构结构简单，传动效率高，齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大等特点；运用三菱PLC来实现对齿轮齿条传动系统的控控制；运用组态软件实现监控，通过动态直观的现场状态显示界面，方便快捷的对系统运行状态进行实时监控，同时完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并生成历史数据文件。
关键词：齿轮齿条、UG、运动仿真、三菱PLC、组态软件AbstractWith the rapid increasing standard of automation, computers are widely used in the industrial field. This project studies on rack and pinion mechanical systems and control systems’ designing. It includs rack and pinion’s 3D modeling and motion simulation; MITSUBISHI PLC control program design and configuration of software’s monitoring. This project using UG to proceed three-dimensional modeling, 3D motion simulation and generating motion pictures of gear and rack. Moreover, achieve analyzing movement states by using motion simulation. The mechanical structure of rack and pinion transmission system has the characteristics which has simple structure, high transmission efficiency, smooth gear transmission, exact transmission ratio, reliable, high efficiency, long life-span and can adapt to a large range of power, velocity and size. Realize the control of rack and pinion transmission system by using MITSUBISHI PLC. Put to effect of monitoring by using configuration software. And proceed real-time monitoring system running state conveniently through the dynamic and direct-viewing locale status display interface. At the meantime, accomplished the monitoring function such as variable warning, operation recording, trend curve making. And can generate historical file of data.Keyword: rack and pinion, UG, Motion Simulation, MITSUBISHI PLC, configuration software目录第一章前言 (1)1.1选题背景 (1)1.2研究意义 (2)1.3本文的研究内容和解决的问题 (3)第二章齿轮齿条传动系统的三维建模 (5)2.1齿轮齿条的建模和装配 (6)2.1.1齿轮和齿条的建模 (6)2.1.2齿轮齿条的装配 (8)2.2齿轮齿条的运动仿真 (10)2.3齿轮齿条传动系统的校核 (13)2.3.1齿轮齿条传动系统的基本结构 (13)2.3.2齿轮齿条传动系统的选择 (14)2.3.3按齿面接触强度校核 (15)2.3.4按齿根弯曲强度强度校核 (17)2.4电动机的选择和设计 (19)第三章控制系统设计 (21)3.1FX2N型PLC简介 (21)3.2程序设计 (22)第四章组态软件监控 (24)4.1组态王的软件介绍 (24)4.2组态王监控的实现 (24)4.3创建新工程 (25)4.4定义硬件设备和添加工程变量 (26)4.5制作图形画面并定义动画连接 (30)4.5.1新建画面 (30)4.5.2制作报警系统 (33)4.5.3制作实时趋势曲线和历史趋势曲线 (35)4.5.4制作日历控件 (37)4.5.4制作主监控画面 (39)4.5.5运行系统 (40)第五章结论与展望 (41)5.1结论 (41)5.2技术经济性分析 (41)5.3进一步研究的展望 (41)参考文献 (42)致谢 (44)附录 (45)声明 (54)第一章前言1.1选题背景齿轮齿条机构结构简单，传动效率高，广泛应用于矿山机械、工程机械和汽车制造等行业。
具有渐开线齿廓变形后的柔轮三维实体建模方法
圈齿廓上的点用样条曲线连接，并通过镜像和拉伸，完成变形柔轮的三维实体建模。
关键词院谐波齿轮传动；柔轮；实体建模；有限元
中图分类号院TH132.4
文献标识码院A
文章编号院1674-957X（2021）14-0008-03
0 引言 在谐波齿轮传动中，波发生器使柔轮发生弹性变形，
变形后的柔轮与刚轮啮合，当波发生器旋转时，借助于柔
图 4 变形柔轮实体模型
示，其轮齿啮合细节分别如图 5（b）和图 5（c）所示，对变形 柔轮和行星轮进行装配干涉检验变形柔轮和行星轮装配 时轮齿啮合没有出现干配图
（b）变形柔轮和行星轮的轮齿啮合细节
（c）变形柔轮和行星轮的轮齿啮合细节 图5
3.3 柔轮的静力有限元分析
通过对未变形柔轮及其轮齿齿廓数据进行坐标变换才能
得到，行星式波发生器微型谐波齿轮传动中的柔轮具有内
外齿圈。本文主要阐述了柔轮变形下三维模型的构建。
1 建立坐标系 建立柔轮未变形时的坐标系如图 1 所示。固定坐标系
oxyz 建立在刚轮上，以刚轮的几何中心为坐标原点 o，以
刚轮轮齿的对称轴线为 y 轴，z 轴按右手定则来确定。运动
·8·
内燃机与配件
具有渐开线齿廓变形后的柔轮三维实体建模方法
莫瀚宁曰邱辰
（梧州学院机械与材料工程学院，梧州 543000）
摘要院行星式波发生器微型谐波齿轮传动的柔轮具有内外齿圈。推导出变形柔轮齿廓上点的坐标与未变形柔轮齿廓上点的坐标
的转换关系，进而利用 MATLAB 编程求解变形柔轮四分之一内外齿圈各轮齿两侧齿廓上各点的坐标，在 Pro/E 中对四分之一内外齿
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驻准
滋（准）
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e题目谐波齿轮减速器的设计与建模学生姓名 e 学号 e所在学院机械学院专业班级机械制造及其自动化指导教师 e __ __完成地点 ___2009 年 6 月 10 日谐波齿轮减速器的设计与建模作者：e（e）指导老师：e[摘要]：谐波齿轮传动是50年代中期，随着空间技术的发展，在薄壳弹性变形的理论基础上发展起来的一种新型的传动技术。
我国从1961年开始谐波齿轮传动方面的研制工作，并且在研究、试制和使用方面取得了较大的成绩。
但是在民用产品应用中，谐波减速器存在着传动“爬行”和“丢步的现象严重影响其谐波齿轮类产品的设计制造，也制约着其产品的不断推广，是该产品亟待解决的技术难题。
本文主要介绍了谐波齿轮传动的原理，发展历史，应用领域，发展趋势及其优缺点。
前半部分介绍了谐波齿轮减速器的设计计算，为了更好地分析谐波齿轮传动，后半部分用PRO/E建立了三维模型。
写出了主要零件的绘制过程，并展示了各个零部件，最后给出了装配图。
[关键词]：谐波齿轮，传动设计，三维模型，装配The design and modeling of harmonic gear reducerAuthor：e(e)Tutor: e[Abstract]Harmonic gear transmission is developed with the of space science and thchnology in mid 50s,on the basis of elastic thin shell theory developed a new type of drive technology.So far ,we have already had dozen of units engaged in the research ofthis aspect in our country ,and developed into a variety of types of harmonic gear transimission deviced.In this field it had research at different level on all issues, but many problems still has not yet been determined,and some regularity has not revealed .such as civilian products,There is “crawling”and”lost step”phenomenon in the harmonic gear reducer transmission .So it is impact on the design of harmonic gear product manufacturing,also restrict the further promotion of its products.and solove the problem that exist in the transmission ,it isan urgent need of a job in the current this kind of products.This artical main introducted the theory harmonic gear reducer ,and the development history of harmonic gear drive application filed,development trend,advantagesand disadvantages.The former introduce the design and calculate of harmonic gear reducer.In order to analyze the harmonic gear drive ，The later part with PRO/E to establish the three-dimensional model.Write the drawing process of the main parts .and showing all the parts .Finally ,given the assembly diagram.[ Key words]:Harmonic gear ,Transmission design,Three-disminsional model ,Assemble.目录1.绪论 (1)1.1选题的目的及研究意义 (1)1.2课题相关领域的研究现状和发展趋势 (1)1.3主要研究内容、途径及技术路线 (3)2.谐波齿轮减速器的传动方案的确定 (3)2.1确定传动方案 (3)2.2、传动方案的拟定 (6)3.谐波齿轮减速器的结构设计和设计计算 (7)3.1传动比的计算及柔轮刚轮齿数的确定 (7)3.2谐波传动主要零件的材料 (7)3.2.1 柔轮 (7)3.2.2 刚轮 (7)3.2.3抗弯环 (7)3.3柔轮、刚轮、波发生器的结构和尺寸计算 (8)3.3.1柔轮的结构和尺寸 (8)3.3.2 刚轮的结构和尺寸 (11)3.3.3波发生器的几何尺寸计算 (11)3.4验算与校核....................... 1错误！未定义书签。
3.4.1 柔轮的疲劳强度计算.......... 1错误！未定义书签。
3.4.2柔轮的稳定性校核 (14)3.4.3柔性轴承的寿命计算 (15)3.5 高、低速轴的设计 (16)3.5.1 高速轴设计 (16)3.5.2低速轴的设计。
(18)3.6各段轴上需要安装键处键的尺寸 (19)4.谐波齿轮减速器的PRO/E三维建模 (20)4.1 Pro/E简介 (20)4.2谐波齿轮减速器的Pro/E建模 (21)4.2.1 柔轮的建模 (21)4.2.2其他零件的Pro/E模型 (35)4.3谐波齿轮减速器的装配 (35)致谢 (40)参考文献 (41)1.绪论1.1选题的目的及研究意义选题的目的：波传动是50 年代中期随着空间科学技术的发展，在薄壳弹性变形的理论基础上发展起来的一种新型传动技术。
我国从1961年开始谐波齿轮传动方面的研制工作，并且在研究、试制和使用方面取得了较大的成绩。
到目前为止，我国已有几十家单位从事这方面的研究工作，先后研制成多种类型的谐波齿轮传动装置。
这些成果也很快应用于民用领域，为企业创造了很大利润的同时，也暴露出产品的一些问题，如“爬行”、“丢步”现象。
严重影响到谐波齿轮类产品的设计制造，也制约着产品的推广。
因此，应用科学的方法和手段对谐波齿轮进行深入的分析研究，解决存在的问题，也就更加紧迫，也非常必要，这也是我选题的目的。
研究意义：谐波齿轮减速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成，具有高精度、高承载力等优点，和普通减速器相比，由于使用的材料要少50%，其体积及重量至少减少1/3。
如果能够对谐波齿轮在民用中存在的问题进行解决和改善，打破谐波齿轮的应用局限性，将谐波齿轮进行推广，将极大地提升各种传动器，减速器等机械产品的效率，传动精度等。
1.2课题相关领域的研究现状和发展趋势谐波传动的国内发展现状与趋势：我国从1961年开始谐波传动方面的研制工作，并且在研究、试制和使用方面取得了较大的成绩。
到目前为止，我国有几十家单位从事这方面的研究工作，并先后研制成了多种类型的谐波齿轮传动装置。
如传动误差小于9"、回差小于4"的高精度谐波齿轮传动装置，噪声小于45dB的高灵敏度小型谐波齿轮传动装置，用于水下极光探测仪的谐波传动装置，以及用于导弹发射架和雷达传动系统中的动力谐波传动装置等，为我国谐波传动的研制和开发工作打下了坚实的基础。
北京市是中国重要的谐波传动产品生产基地，拥有以北京中技克美谐波传动有限公司、北京谐波传动技术研究所和北京天阶科技工业公司等为代表的谐波传动产品的主要生产单位。
国内谐波传动公司的产品已经长期应用于国防工业和多种民用机械产品领域，部分产品已出口国外，并开发成功固体润滑谐波传动和短杯谐波传动产品。
2006年，北京工商大学基于椭圆凸轮波发生器，开发成功了具有自主知识产权的谐波齿轮传动双圆弧基本齿廓、谐波齿轮加工刀具以及双圆弧谐波齿轮传动装置。
经FEM分析显示，双圆弧齿形有效减小了柔轮齿根应力。
对比试验则表明，双圆弧谐波齿轮传动的运动精度和传动刚度明显优于渐开线谐波齿轮传动，特别是在低载荷段，传动刚度增加了40%以上。
谐波传动的国外发展现状与趋势：日本的谐波传动技术和产业发展较快。
1964年，日本Hasegawa齿轮公司生产了实用化谐波传动减速器；1970年，Hasegawa公司与USM公司在日本东京合资创立了谐波传动系统有限公司（Harmonic Drive System Inc.）。
根据合作协议，谐波传动系统公司从Hasegawa公司获得谐波传动机构商业权益。
1976年9月，公司资本金降至1亿日元，谐波传动系统公司成为USM公司的全资子公司。
1977年，谐波传动系统有限公司开始生产销售驱动器和控制器等工厂自动化设备。
1984年12月，为了拓展市场，谐波传动系统有限公司在台湾和韩国设置了销售代理。
1987年，其为拓展美国市场，创建了子公司HD System公司，与Mitsui & Co. Ltd 签署了在韩国的产品分销协议。
1988年，开始生产具有新开发的IH齿形的谐波传动减速器。
1989年，其创建全资子公司，即“新的”谐波传动系统有限公司，并转移商业权益。
以前的谐波传动系统有限公司被Koden电子公司接手。
1990年，公司将生产基地从日本Matsumoto转移至位于Nagano 的Hotaka工厂，1996年与德国Harmonic Drive Antriebstechnik 公司（现在的Harmonic Drive 公司）签署排他性分销协议，后者负责在欧洲、中东、非洲、印度和拉丁美洲的产品销售，同年12月签署授权与技术支持协议。
1998年，谐波传动系统有限公司进入日本证券交易协会场外交易市场；1999年，创立了HD物流和Harmonic Precision等子公司。
2002年，其获得了Harmonic Drive 公司25%流通股权；2004年12月，进入了Jasdaq证券交易市场；2005年，在美国创建Harmonic Drive L.L.C公司，该公司是HD Systems与Harmonic Drive Technologies Nabtesco的合资公司。