[發明專利]具有外波發生器的諧波齒輪傳動的配齒方法

有效

• 申請號: 201210450220.5
• 申請日: 2012-11-13
• 公開（公告）號: CN102927241A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 祝海林;鄒旻;寧鵬;吳宏能;秦興培;宋培毅
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H55/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及齒輪傳動技術領域，具體涉及一種具有外波發生器的諧波齒輪傳動中齒輪齒數的選擇方法。

背景技術

諧波齒輪傳動是20世紀50年代后期隨著航天技術的發展而出現的一種新型傳動方式，被認為是機械傳動的重大突破。它具有承載能力高、結構簡單、傳動比大、噪音低等優點，國內外已將諧波齒輪傳動成功地應用于航空航天、雷達系統、光學儀器、機器人、常規武器及通用機械等領域。

現有的諧波齒輪傳動裝置，波發生器大多位于柔輪內部，屬于具有內波發生器的諧波齒輪傳動，其研究已經比較透徹。但是由于波發生器內置，與剛輪嚙合處的柔輪輪齒的根部成為強度的薄弱環節，且整個裝置的體積較大。如果把波發生器設計在柔輪外部，成為具有外波發生器的諧波齒輪傳動，就可以解決上述問題，從而滿足特殊應用場合的需要。國外在數控機床等產品中已經采用了具有外波發生器的諧波傳動裝置，由于國外對諧波齒輪傳動技術實行嚴格保密，也沒有相關的文獻進行介紹，使得具有外波發生器的諧波傳動裝置的設計方法在國內還未能掌握。

具有外波發生器的諧波齒輪傳動的基本結構如圖1所示，它也是由柔輪R、波發生器B和剛輪G三個基本件組成。顯然，柔輪和剛輪的齒數選擇是具有外波發生器的諧波齒輪傳動機構結構設計的首要一步，也是進行齒輪應力及其強度分析的前提，但是國內有關書籍或機械設計手冊中，尚缺乏具有外波發生器的諧波齒輪傳動的配齒計算方法。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種算法簡單、使用方便的具有外波發生器的諧波齒輪傳動的配齒方法，以克服具有外波發生器的諧波齒輪傳動中齒輪齒數的確定依據不充分、設計不合理的不足。

為了達到上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種具有外波發生器的諧波齒輪傳動的配齒方法，包括如下步驟：

(1)按照設計工況要求擬定理論傳動比；

(2)用類比法選取齒輪的模數，并取標準模數值；

(3)綜合考慮嚙合齒輪副不發生齒頂干涉、潤滑與散熱問題，擬定剛輪齒頂圓與柔輪齒頂圓弧之間的最大徑向間隙；

(4)計算柔輪和剛輪的齒數差；

(5)根據諧波齒輪傳動的齒數差應等于波數的整數倍的原則，擬定柔輪與剛輪的齒數，并計算實際傳動比；

(6)判斷所述實際傳動比是否滿足設計要求，若不滿足要求，則返回步驟(2)；否則，將上述配齒方案作為最終結果。

所述步驟(4)中柔輪和剛輪的齒數差的計算公式為：Z_R-Z_G＝1.0426(1.65+W/m)；式中Z_R和Z_G分別為柔輪和剛輪的齒數，m是所述步驟(2)中確定的標準模數值，W為所述步驟(3)中擬定的剛輪齒頂圓與柔輪齒頂圓弧之間的最大徑向間隙。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

(1)配齒過程簡便：所述配齒方法可以得到多個備選齒數方案，且整個計算過程簡單、實現方便，易于掌握，對具有外波發生器的諧波齒輪傳動的配齒設計具有指導意義。

(2)理論依據充分：具有外波發生器的諧波齒輪傳動中柔輪、剛輪的齒數選取，不僅與柔輪變形后橢圓中性層的形狀有關，而且還受到柔輪和剛輪的正確嚙合、裝配及強度條件等的制約。本發明基于材料力學中的彈性薄殼理論、變形協調條件、莫爾定理、力法準則，根據外波發生器作用下柔輪圓環中性層的徑向變形規律及其與剛輪的嚙合情況分析，提出了具有外波發生器的諧波齒輪傳動的配齒原則，理論依據充分，為具有外波發生器的諧波齒輪傳動的齒數選擇與結構設計奠定了基礎。

(3)考慮了潤滑與散熱問題：若諧波齒輪傳動機構各運動件的速度較大，或者諧波減速器使用現場的工作溫度較高而散熱性差，本發明可以根據不同的具體情況，確定剛輪齒頂圓與柔輪齒頂圓弧之間的徑向間隙，以留出一定的潤滑與散熱空間，從而滿足在某些特殊應用場合潤滑與散熱空間的需要。

附圖說明

圖1為具有外波發生器的諧波齒輪傳動的基本結構示意圖；

圖2是本發明具有外波發生器的諧波齒輪傳動的配齒方法實施例的流程圖。

圖中：R.柔輪，B.波發生器，G.剛輪，W為剛輪齒頂圓與柔輪齒頂圓弧之間的最大徑向間隙。

具體實施方式

下面結合圖1、圖2，以具有外波發生器且波發生器固定、剛輪主動、柔輪從動的雙波諧波齒輪傳動機構為例，對本發明的配齒方法作進一步的詳細說明。

1)啟動系統；