谐波齿轮传动对于紧凑结构中需要高减速比的精密系统至关重要,但传统的杯型设计面临轴向长度限制。本研究对平板谐波减速器 (PHR) 进行了全面的力学分析,以解决这些限制。我们通过基于 Kirchhoff-Love 板理论的解析建模、非线性有限元模拟和实验验证,研究了厚度与性能之间的关系。分析证实了变形力对厚度呈三次相关性,而接触条件的敏感性分析验证了所提模型的鲁棒性。实验结果表明,超薄构型 (0.4 mm) 实现了 68.88 % 的传动效率(与商用单元相当),同时轴向厚度减少了 40.3 %,重量减轻了 27.2 %。至关重要的是,这种改进呈现出一种可量化的设计权衡:虽然更薄的板能使效率最大化,但会牺牲扭转刚度(从 1.2 mm 时的 141.03 Nm/rad 降至 0.4 mm 时的 62.25 Nm/rad)。这些发现为优化 PHR 规格以适用于机器人和便携式仪器等空间受限的应用提供了经过验证的指导方针。
You et al. (Thu,) 研究了这个问题。