FEM Analysis of Stress Distribution in the Hermetic Harmonic Drive Flexspline

Abstract

The paper deals with the numerical stress calculation in the flexspline tooth rim of the harmonic drive. Due to the complex geometry of the toothed ring in the flexspline, the teeth were modeled as a ring, which height corresponded to the particular stress concentration in the teeth. To study the effect of type of wave generator on the stress distribution in the flexspline, the following models were elaborated: two-roller, four-roller, cam, and disk. The stress calculations were performed for the two cases: a zero torque load and the torque load value, corresponding to the true operation conditions of the hermetic harmonic driv

Виконано чисельний розрахунок напружень у гнучкому сплайні зубчатої передачі гармонічного (хвильового) редуктора. Зубчате кільце у гнучкому сплайні через складну геометрію моделювалось у вигляді кільця. Висоту кільця приймали з урахуванням напруженості в зубцях. Для вивчення впливу різних типів хвильових генераторів на розподіл напружень у гнучкому сплайні розглядали моделі з двома та чотирма роликами, ексцентриком або диском. Розрахунок напружень виконували для двох варіантів: без обертального моменту та з обертальним моментом, що відповідає реальним умовам роботи герметичного гармонічного редуктора.

Проведен численный расчет напряжений в гибком сплайне зубчатой передачи гармонического (волнового) редуктора. Зубчатое кольцо в гибком сплайне из-за сложной геометрии моделировалось в виде кольца. Высоту кольца принимали с учетом напряженности в зубьях. Для изучения влияния различных типов волновых генераторов на распределение напряжений в гибком сплайне рассматривали модели с двумя и четырьмя роликами, эксцентриком и диском. Расчет напряжений выполняли для двух вариантов: без вращающего момента и с вращающим моментом, соответствующим реальным условиям работы герметического гармонического редуктора.