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一次性谐波齿轮的裂纹扩展仿真与啮合刚度研究
Crack Propagation Simulation and Meshing Stiffness Analysis of Disposable Harmonic Gears
- 机械传动 2023年47卷第9期 页码：10-17
- 作者机构：
哈尔滨工业大学 机电工程学院， 黑龙江 哈尔滨 150001
- 作者简介：
张钰忻（1994— ），女，黑龙江哈尔滨人，博士研究生；主要研究方向为一次性谐波齿轮传动的刚度评价方法；zyuxin_hit@126.com。
李跃峰（1984— ），男，黑龙江密山人，副教授，博士研究生导师；主要研究方向为极端工况机械结构疲劳损伤机理及寿命预测；yuefengli@hit.edu.cn。
- 基金信息：国家自然科学基金项目(51875117┫黑龙江省自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金┣LH2020E035)
DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.002
中图分类号：纸质出版日期：2023-09-15，
收稿日期：2022-07-10，
修回日期：2022-08-07，
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张钰忻,潘旭东,李跃峰等.一次性谐波齿轮的裂纹扩展仿真与啮合刚度研究[J].机械传动,2023,47(09):10-17.
Zhang Yuxin,Pan Xudong,Li Yuefeng,et al.Crack Propagation Simulation and Meshing Stiffness Analysis of Disposable Harmonic Gears[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(09):10-17.
张钰忻,潘旭东,李跃峰等.一次性谐波齿轮的裂纹扩展仿真与啮合刚度研究[J].机械传动,2023,47(09):10-17. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.002.
Zhang Yuxin,Pan Xudong,Li Yuefeng,et al.Crack Propagation Simulation and Meshing Stiffness Analysis of Disposable Harmonic Gears[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(09):10-17. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.09.002.
摘要
将航空航天等领域中使用过一次后不再重复利用的机械设备称为一次性机械。柔轮的失效是影响一次性谐波减速器性能的最主要因素，而啮合刚度的变化又可以反映谐波传动的故障特征。以一次性谐波齿轮为研究对象，从应用环境和结构区分一次性谐波齿轮与常规谐波齿轮，分析了一次性谐波传动中柔轮的裂纹萌生位置；基于扩展有限元法，建立了一次性谐波齿轮传动的损伤模型，观察了柔轮裂纹的扩展路径，并据此建立了一次性谐波齿轮传动的裂纹刚度模型；最后，分析了裂纹对一次性谐波传动啮合刚度的影响。研究结论可为一次性谐波齿轮的故障诊断和寿命预测提供理论支撑。
Abstract
The mechanical equipment in aerospace field that will not be reused after being used once is called disposable machinery. The failure of the flexible wheel is the most important factor affecting the performance of the disposable harmonic reducer. The change of the meshing stiffness can reflect the fault characteristics of the harmonic drive. In this study
the disposable and conventional harmonic gears are distinguished from the application environment and structure. Then
the crack initiation position of the flexible wheel in the disposable harmonic drive is analyzed. Besides
the damage model of the disposable harmonic flexible has been established based on the extended finite element method
and the crack propagation path of the flexible wheel rim is observed. Finally
the effect of cracks on the meshing stiffness of the disposable harmonic drive is discussed. The research conclusions of this study can provide theoretical support for fault diagnosis and life prediction of disposable harmonic gears.
关键词
一次性谐波齿轮裂纹扩展啮合刚度扩展有限元法
Keywords
Disposable harmonic gearCrack propagationMeshing stiffnessExtended finite element method
references
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