工业机器人用谐波齿轮减速器的设计开题报告

1. 研究目的与意义

谐波齿轮传动是在柔轮弹性形变理论基础上发展起来的新型传动，主要由柔轮、刚轮和波发生器组成。由于具有传动比大、结构简单、体积小、重量轻、传动效率高、承载能力大等特点，自谐波理论诞生以来就在航空航天、精密仪器、雷达和机器人领域得到广泛应用，但是一般传统的设计方法虽然能满足设计指标，但是设计效率低，成本高，周期长，限制了谐波齿轮传动技术的推广应用。因此对谐波齿轮减速器进行参数化设计，对实际设计有很好的实用价值。

2. 课题关键问题和重难点

本课题的任务在于谐波齿轮减速器的相关设计。

（1）谐波齿轮减速器的结构设计，包括柔轮的结构设计和相关尺寸的确定，其次是波发生器的结构设计，包括薄壁轴承的设计，标准椭圆凸轮的设计，最后刚轮的结构设计，刚轮需要满足较高的刚度。

（2）柔轮是谐波传动中最为关键的部件，柔轮的变形和受力分析及强度计算是对柔轮进行疲劳强度破坏校核的基础，因此需要对柔轮进行应力分析及有限元分析，有限元分析主要包括模态分析和静力学分析，这也是本课题的难点。

3. 国内外研究现状（文献综述）

谐波齿轮传动技术是20世纪50年代后期发展而产生的一种新型传动技术。谐波齿轮传动的原理与传统的齿轮传动不同，是建立在薄壳弹性变形理论基础上的一种传动。与普通传动器相比，谐波传动具有结构简单、体积小、重量轻、噪声低、承载能力高、传动精度和传动效率高、特别是可以向密封空间传递运动和动力等许多独特的优点。目前，谐波齿轮传动技术已被广泛的应用于各个工业领域。但是，谐波齿轮亦有不足之处，如：它的柔轮和谐波发生器加工相对复杂，针对我国在谐波传动的发展现状，我国设计生产的产品相对于国外有相同功率体积过大且所能承受的载荷相对较小等。

其优点详细有:

(1)结构简单，零件少，体积小，重量轻。与传动比相当的普通减速器比较，其零件约减少50%，体积和重量均减少1/3.

4. 研究方案

首先要收集相关的资料，了解谐波齿轮减速器的工作原理，应用相关知识，根据任务书中的传动比、输入功率、输入转速等要求，完成谐波齿轮减速器的结构设计。对柔轮、刚轮、波发生器的材料结构、计算公式做详细了解，完成相关几何参数的计算，并得出最终的结构，完成相应的二维图纸，其次利用ANSYS软件对主要结构柔轮进行有限元分析，通过对柔轮进行静力学和模态分析，验证柔轮的结构设计是否合理。

5. 工作计划

第1周（2022年3月2日至2022年3月6日）

完成英文翻译，提交英文翻译给知道老师批阅。

第2周（2022年3月9日至2022年3月13日）