谐波减速器中柔轮齿廓的有限元螺旋线方向修形研究
Research on finite element helical line direction modification of flexspline profile in harmonic reducer
- 机械强度 2025年47卷第11期 页码：19-26
- 作者机构：
上海理工大学 机械工程学院，上海 200093
- 作者简介：
周威宏，男，1998年生，广西梧州人，硕士研究生；主要研究方向为谐波减速器性能仿真与优化；E-mail：626376346@qq.com。
- 基金信息：国家自然科学基金项目(52371331;51875360);上海市科学技术委员会项目(19060502300)
DOI：DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.11.003
中图分类号： TH132.43收稿：2024-01-29，
修回：2024-03-07，
纸质出版：2025-11-15
- 稿件说明：
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周威宏，汪中厚，陈铭治，等. 谐波减速器中柔轮齿廓的有限元螺旋线方向修形研究［J］. 机械强度，2025，47（11）：19-25.
ZHOU Weihong，WANG Zhonghou，CHEN Mingzhi，et al. Research on finite element helical line direction modification of flexspline profile in harmonic reducer［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（11）：19-25.
周威宏，汪中厚，陈铭治，等. 谐波减速器中柔轮齿廓的有限元螺旋线方向修形研究［J］. 机械强度，2025，47（11）：19-25. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.11.003.
ZHOU Weihong，WANG Zhonghou，CHEN Mingzhi，et al. Research on finite element helical line direction modification of flexspline profile in harmonic reducer［J］. Journal of Mechanical Strength，2025，47（11）：19-25. DOI： DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.11.003.
摘要
为解决谐波减速器运行中因轮齿干涉及齿面接触不充分导致的应力集中问题，提出了一种基于有限元法（Finite Element Method
FEM）的螺旋线方向修形方法。首先，基于齿面接触分析（Tooth Contact Analysis
TCA）设计柔轮与刚轮齿廓，为实现对谐波减速器工作状态的精准模拟奠定基础。随后，基于齿面接触分析的有限元法重构柔轮模型。在保持柔轮原齿廓完整性的前提下，进行螺旋线方向修形。最后，通过有限元仿真验证修形效果。结果表明，修形后柔轮齿面最大等效应力与啮合压力显著降低，齿面接触区域明显扩大。该方法有效解决了轮齿干涉与应力集中问题，显著提升了传动平稳性，为谐波减速器齿轮啮合性能优化提供了技术参考。
Abstract
To solve the stress concentration problem caused by tooth interference and insufficient tooth surface contact during the operation of harmonic reducers
an axial modification method based on the finite element method (FEM) was proposed. Firstly
the profiles of the flexspline and circular spline were designed based on the requirement of tooth contact analysis (TCA)
laying a foundation for the accurate simulation of the working state of the harmonic reducer. Subsequently
the flexspline model was reconstructed based on the FEM for TCA. On the premise of maintaining the integrity of the original flexspline profile
axial modification was conducted. Finally
the modification effect was verified through finite element simulation. The results show that after modification
the maximum equivalent stress and meshing pressure on the flexspline tooth surface are significantly reduced
and the tooth surface contact area is obviously expanded. This method effectively solves the problems of tooth interference and stress concentration
significantly improves transmission smoothness
and provides technical reference for the optimization of gear meshing performance of harmonic reducers.
关键词
Keywords
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