【技术实现步骤摘要】
一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法
本专利技术涉及一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法，利用isight集成三维建模软件SolidWorks、有限元分析软件ansys和MATLAB软件使用梯度下降优化算法对谐波减速器柔轮进行结构参数优化。
技术介绍
谐波齿轮传动是一种依靠柔性齿轮的弹性变形来实现力和运动传递的新型传动方式，一般由波发生器、刚轮和柔轮三个元件组成。谐波齿轮传动具有传动比大、体积小，重量轻，输出力矩大，同轴线，回差小，定位精确，效率高，运动平稳等优点，机器人和航空航天对减速器体积更小、质量更轻的实际应用需求使谐波减速器向更短的轴向尺寸上发展，小体积柔轮谐波减速器成为当今谐波减速器技术的发展趋势之一，本专利技术提出一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构优化方法，以柔轮体积最小为目标对柔轮进行结构参数优化。由于谐波减速器柔轮和刚轮是小模数齿轮且齿形较复杂，目前，主要是通过简化柔轮来对柔轮应力进行计算，通过添加轮齿啮合系数来考虑轮齿啮合力，利用理论计算公式对柔轮进行优化研究。但是这种优化方法对柔轮进行了简化，所以这种方法不能真实...
【技术保护点】
1.一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法，其特征在于：本方法的具体步骤如下：步骤一：使用SolidWorks软件建立谐波减速器关键部件刚轮、柔轮和波发生器的三维模型，为了更加符合谐波减速的实际工作情况，得出更加准确的仿真结果，增加优化结果的可靠性，建立带有精确渐开线齿廓的柔轮和刚轮优化模型，对建立的刚轮、柔轮、波发生器在SolidWorks软件中进行参数化处理，建立参数化三维模型，参数化的主要参数有柔轮的筒体长度L、柔轮内径R、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B；步骤二：建立SolidWorks的.vbs文件，...
【技术特征摘要】
1.一种基于梯度下降法的谐波减速器柔轮结构集成优化方法，其特征在于：本方法的具体步骤如下：步骤一：使用SolidWorks软件建立谐波减速器关键部件刚轮、柔轮和波发生器的三维模型，为了更加符合谐波减速的实际工作情况，得出更加准确的仿真结果，增加优化结果的可靠性，建立带有精确渐开线齿廓的柔轮和刚轮优化模型，对建立的刚轮、柔轮、波发生器在SolidWorks软件中进行参数化处理，建立参数化三维模型，参数化的主要参数有柔轮的筒体长度L、柔轮内径R、柔轮齿圈前端圆角R1、柔轮齿圈末端圆角R2、光滑圆筒壁厚δ、齿圈壁厚δ1、齿圈宽度B；步骤二：建立SolidWorks的.vbs文件，在文件中输入模型参数化处理的命令，对柔轮结构参数进行命名并赋予其优化的初始数值，最后生成ANSYS仿真分析所需要的.igs模型文件；步骤三：运行步骤二所建立SolidWorks的.vbs文件，生成.igs模型文件，编写ANSYS命令流，通过命令流将.igs文件导入到ANSYS仿真软件中，对柔轮、刚轮和波发生器施加约束和载荷、设置接触对，对柔轮、刚轮、波发生器进行接触仿真分析，进行求解设置，输出柔轮在波发生器和刚轮共同作用下所产生的最大应力，并将分析结果输出到已经建立好的out.txt文件中；生成.lgwANSYS命令流文件；步骤四：书写批处理文件，生成.bat文件，通过批处理文件，运行ANSYS软件，读取.lgw命令流文件自动执行命令流中的分析命令，生成out.txt文件；步骤五：建立MATLAB文件，在MATLAB文件中书写柔轮结构参数优化的约束函数和目标函数；本方法考虑柔轮的工作环境和使用过程中所遇到的问题，以柔轮体积最小为优化目标，以减速器的额定寿命和运转过程中的弯曲刚度为约束条件进行优化；柔轮体积V的目标函数表达式为：其中h为柔轮轮齿的全齿高，取h＝0.5mm；h1为柔轮杯底凸缘的厚度，取h1＝2mm；所以关于柔轮体积V的目标函数简化为：约束函数为：D——柔轮的弯曲刚度；E——弹性模量，MPa；δ1——柔轮齿圈壁厚，mm；ν——泊松比；L——柔轮筒长，mm；对柔轮进行疲劳寿命分析绘制出S-N曲线，得到在保证谐波减速器产品额定寿命的条件下的最大应力，以此最大应力为参数优化的另一个约束条件；步骤六：使用isight软件集成SolidWorks、ANSYS和MATLAB软件，(1)首先将.vbs文件添加到SolidWorks组件中，以.vbs文件为输入文件，通过运行.vb...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵永胜，陈硕，刘志峰，杨聪彬，胡秋实，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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