冲击波部件转动中变换造成的差别解析

　　薄壁圆筒圆盘式结构的柔轮整体式柔轮、端部采用螺钉与轴连接的柔轮结构属于此种结构形式，其中端部采用螺钉与轴连接的柔轮结构为常见。此种结构的柔轮在载荷作用下的弹性扭转变形引起的回差，等于薄壁圆筒弹性变形与薄壁圆盘弹性变形所引起的回差之和[1，3]。

　　对于薄壁圆筒部分的弹性扭转变形，其计算可直接依据式(1)进行计算，即U1=TlGJp(2)式中：U1为柔轮圆筒部分的弹性扭转角(rad)。对于薄壁圆盘弹性变形，其计算可依据文献[4]的结论，即圆环在内边界上被固定，在圆环外边界上作用分布剪力S0，如所示。

　　(1)理论计算此型号的柔轮结构属于薄壁圆筒圆盘式结构的柔轮，直接应用式(5)进行求解即可，根据此种型号的柔轮所能传递的载荷[6]，取扭矩T=800Nm，即圆盘结构的弹性变形量对整个柔轮结构弹性变形量的影响较大，不容忽视。(2)ANSYS软件仿真模拟验证以上述理论计算的B3-160型柔轮为例，按照相应的尺寸建模，然后进行有限元网格划分，有限元网格划分结果如所示。

　　网格划分结果显示按照理论计算时施加的外载荷扭矩T=800Nm，在ANSYS模拟仿真中以下面的等效方式实现，将柔轮输出端(即圆盘内径边界处)固定，在其左侧啮合齿处施加等效的均部圆周力，然后计算柔轮弹性变形量，其模拟仿真弹性变形量的输出结果如所示(图中数值结果为柔轮外边界的切向位移)，从固定端到圆盘与圆筒的交界处(即圆盘结构)的弹性变形量U圆盘=211078@10-4rad，柔轮的总弹性变形量U柔轮总=417304@10-4rad，由此可以计算出柔轮圆筒部分的弹性变形量U圆筒=216225@10-4rad。切向变形云图(3)数据对比与误差分析将上述理论计算与ANSYS模拟仿真的数据进行对比，并以ANSYS模拟的仿真值为真值，对理论计算值进行验证，计算其相应的误差，结果如所示。

　　由以上数据对比及误差分析可知：(1)理论计算值均大于ANSYS模拟仿真值，其原因为：理论计算时没考虑柔轮筒底的/圆角0效应，而在有限元建模时考虑了柔轮筒底的/圆角0效应，增加了柔轮筒体的刚度;即理论计算所取的长度l(柔轮圆筒部分l=01152m)和圆盘外半径rco(柔轮圆盘部分rco=0108m)均大于ANSYS模拟仿真时所取的有效长度(l有效=011395m，rco有效=010781m);且二者的误差小于10，因此，文中所进行的理论分析推导出的柔轮扭转变形计算公式是基本准确的。(2)将数值单位折算到角度单位分，则理论计算柔轮的总弹性变形量为11770c，而圆盘部分弹性变形量为01794c，占柔轮总弹性变形量的44186，且数值较大，所以对谐波齿轮传动回差进行分析时，影响较大，不容忽视。