[發明專利]具有連續嚙合齒形的諧波齒輪滑動系數的計算方法

在審

• 申請號: 202010541968.0
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111737833A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 于振江;王曉東;凌四營;劉輝;王立鼎
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;F16H57/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉

本發明公開了一種具有連續嚙合齒形的諧波齒輪滑動系數的計算方法，屬于諧波齒輪傳動技術領域。該方法分為兩個階段，第一階段為確定諧波齒輪嚙合齒對的嚙合點，第二階段為計算諧波齒輪的滑動系數。該方法不僅豐富了諧波齒輪傳動嚙合理論的內容，而且為具有連續嚙合齒形的諧波齒輪嚙合點的確定、瞬時速度的計算、嚙合線方程的推導以及過嚙合點的公法線的確定提供了思路，還為優化諧波齒輪的齒形提供了評價標準；該方法可以基于齒面磨損的角度合理的設計齒形，對齒形的開發和優化提供了參考價值。綜上，該方法為降低具有連續嚙合齒形的諧波齒輪傳動齒面的膠合和磨損、提高傳動效率和使用壽命等提供了理論依據。

技術領域

本發明屬于諧波齒輪傳動技術領域，尤其涉及一種具有連續嚙合齒形的諧波齒輪滑動系數的計算方法。

背景技術

諧波齒輪傳動是一種靠柔輪彈性變形實現運動或動力傳遞的新型傳動，它突破了傳統齒輪傳動采用剛性齒輪機構的模式，具有傳動比大、體積小、傳動精度高等優點，被應用到多個領域。

諧波齒輪特殊的傳動方式，易造成各種形式的失效，其中，齒面磨損是較常見的失效形式；當具有連續嚙合齒形的諧波齒輪傳動時，由于兩齒形在嚙合點的線速度不同，造成嚙合齒間的相對滑動，在正壓力的作用下，將會導致齒面磨損；由于不同嚙合點處的相對滑動速度往往不同，所以齒形上各部分磨損程度不一樣；一般而言，嚙合齒間的相對滑動速度越大，對應處的磨損程度越嚴重。而嚴重的磨損將使齒形失真、齒側間隙增大、齒輪強度降低和噪音變大，甚至發生斷齒。由此可知，研究諧波齒輪傳動嚙合齒間的相對滑動，有助于促進科研人員對嚙合齒相互作用的了解，從而有針對性地提出改進措施。

在工程實踐中，常用滑動系數來表征低速傳動齒輪磨損的程度，此外，滑動系數還用來表征齒面膠合破壞的程度；滑動系數的定義有多種形式，比較常用的是輪齒嚙合點處兩齒面間的相對切向速度(即滑動速度)與該點切向速度的比值；滑動系數越大，表示磨損程度和膠合程度越嚴重。

研究傳統齒輪傳動滑動系數的資料甚多，而研究諧波齒輪傳動滑動系數的文獻資料目前未曾有報道。而諧波齒輪傳動的相對滑動情況有別于傳統齒輪，故借鑒傳統齒輪傳動的滑動系數分析諧波齒輪傳動的滑動情況顯然是不合理的；鑒于此，有必要通過旋轉變換法(中國發明專利公開號CN110688716A)研究諧波齒輪傳動的滑動系數，為降低齒面的膠合和磨損、提高傳動效率和使用壽命等提供理論依據。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種應用旋轉變換法設計的具有連續嚙合齒形的諧波齒輪滑動系數的計算方法。

本發明的技術方案：

一種具有連續嚙合齒形的諧波齒輪滑動系數的計算方法，該方法分為兩個階段共七個步驟：第一階段為確定嚙合齒對的嚙合點，包括第一步到第四步，主要目的是確定嚙合點的位置以及確定回轉半徑時需要計算的坐標值；第二階段為計算滑動系數，包括第五步到第七步，主要目的是確定回轉速度與過嚙合點公法線的夾角值和計算剛輪與柔輪的滑動系數。具體包括以下步驟：

第一步：在波發生器固定、柔輪和剛輪運動的諧波齒輪傳動中，已知柔輪變形端中線在直角坐標系的參數方程為：

其中，該波發生器外輪廓若為橢圓凸輪輪廓，則對應式(1)的參數表示橢圓離心角；若為其它凸輪輪廓，則對應式(1)的參數表示該凸輪輪廓曲線的離心角；

根據式(1)，柔輪變形端中線起始于橫軸正向的任意弧長表示為：

其中，e表示正整數；K表示柔輪變形端中線的弧長被均分成e段的第K段；表示第K段弧長對應的離心角；表示式(1)中對的導數；表示式(1)中對的導數；

柔輪變形端中線全弧長S(即周長)可表示為：

S＝e·ΔS (3)