基于薄壁圆环理论的机器人用柔性轴承变形特征快速求解.pdf

根据提供的文件内容，以下为详细知识点： ### 机器人与柔性轴承 柔性轴承是机器人关节传动的关键部件，尤其在谐波减速器中发挥作用。机器人领域对于柔性轴承的研究和设计要求极为严格，因为它们影响整个机构的精度。柔性轴承在工作中会产生较大预变形，这使得传统轴承理论无法直接应用于其性能分析。 ### 薄壁圆环理论在柔性轴承中的应用 薄壁圆环理论被用于分析柔性轴承的变形特征。该理论基于一系列的计算步骤，包括建立变形协调方程、使用莫尔积分定理求解以及建立三弯矩方程来计算柔性轴承在工作中内外圈的变形和受力情况。这些计算步骤使得能够快速求解柔性轴承在工作状态下的内部应力和变形特征。 ### 理论模型与有限元仿真模型对比 理论模型的建立是为了快速求解柔性轴承的性能特征。通过与有限元仿真模型的对比验证，发现理论求解结果与有限元计算结果的最大误差为7%，但理论求解所需时间仅为5～8分钟，而有限元计算则需要4～5小时。这种快速求解方法对于设计和优化机器人用柔性轴承非常有用。 ### 关键设计参数对柔性轴承性能的影响 研究表明，对于特定型号的柔性轴承（如CSF-25-80型），通过调整外圈的厚度和宽度设计，可以有效改善外圈的应力状况。具体来说，外圈厚度设计在1.3～1.6mm，宽度设计在9mm左右，可以达到较好的性能效果。 ### 研究成果的意义 该研究为柔性轴承的设计和优化提供了理论参考，特别是在改善其系列化、标准化方面有着重要的指导作用。同时，这项研究也填补了国内在该领域研究的空白，并有助于缩小与国外的研究差距。 ### 研究的方法和途径 文中提到的方法和途径包括：建立理论计算模型，应用莫尔积分定理和薄壁圆环理论进行变形特征和弯曲力矩的求解，以及建立三弯矩方程来计算外载荷下的最大弯曲力矩。 ### 研究的局限性和未来展望 尽管研究成果显著，但研究中也提到了有限元计算存在计算时间长、难以收敛等问题。未来研究可以通过改进计算模型和方法，进一步提高理论模型的精度和实用性，从而加快柔性轴承设计和优化的速度。 ### 结论 柔性轴承是机器人技术中不可或缺的部分，对于提高机械效率和精确度至关重要。通过薄壁圆环理论和快速求解模型，可以有效分析和优化柔性轴承的性能，这对于机器人技术的发展具有重要意义。