[發明專利]一種諧波減速器柔輪的三維齒形設計方法

有效

• 申請號: 202110619101.7
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113361031B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 宋朝省;黎新子;朱才朝;孫健銓
• 申請（專利權）人: 重慶大學;中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F17/11
• 代理公司: 重慶樂泰知識產權代理事務所(普通合伙) 50221
• 代理人: 袁茹坤

本發明所公開的諧波減速器柔輪的三維齒形設計方法，包括建立柔輪、剛輪齒廓參數方程；計算不同極角下柔輪齒廓與剛輪齒廓的最小嚙合側隙CX；計算由于波發生器部件間配合間隙和波發生器與柔輪內壁配合間隙產生的柔輪周向位移量v_δ；計算柔性軸承滾子與內外圈溝道的彈性接觸變形所產生的柔輪周向位移計算柔輪中性層曲線由于拉伸作用引起周向位移v_p；計算柔輪齒圈各截面相對主截面的周向位移改變量v_KP；計算柔輪齒圈不同截面在不同共軛角度處最小嚙合側隙量v_Ti；采用數值迭代法計算截面最小嚙合側隙CX，求解柔輪齒圈不同截面齒廓的變位量h；獲得柔輪三維齒形變位曲線；該設計方法充分考慮載荷工況下柔輪齒圈的周向拉伸位移量，達到避免諧波減速器嚙合干涉的問題。

技術領域

本發明涉及諧波減速器技術領域，具體公開了一種諧波減速器柔輪的三維齒形設計方法，尤其涉及一種改變柔輪齒圈輪緣厚度的諧波減速器柔輪的三維齒形設計方法。

背景技術

諧波減速器主要由柔輪、剛輪和波發生器組成，是一種依靠柔輪在波發生器的作用下產生周期性可控彈性變形來實現輪齒嚙合運動，完成運動與動力傳遞的減速裝置，具有傳動比大、傳動比范圍廣、精度高等一系列優點。無論是作為高靈敏度隨動系統的精密傳動，還是作為傳遞大負載的動力傳動，都能表現出了良好的傳動性能。

由于諧波減速器結構特點，剛輪的齒形沿齒向具有相同的形狀，為一正齒輪，柔輪與波發生器裝配后，齒圈部位在波發生器的作用下成近似橢圓形狀，柔輪杯底部位與輸出軸固連不發生變形，保持圓形，形成了柔輪從杯口到杯底的錐度變形現象。針對上述現象，為了避免剛輪齒廓與柔輪齒廓的裝配干涉與嚙合干涉，需要對柔輪齒圈不同截面的齒廓施加變位量h，即改變柔輪齒圈輪緣的厚度。

發明內容

有鑒于此，本發明為了解決現有諧波減速器裝配狀態下柔輪齒廓與剛輪齒廓的無側隙接觸設計方法，存在柔輪與剛輪承載嚙合時極易發生嚙入嚙出干涉現象，影響諧波減速器運行可靠性以及使用壽命的問題，提供一種諧波減速器柔輪的三維齒形設計方法，充分考慮載荷工況下柔輪齒圈的周向拉伸位移量，對柔輪齒圈不同截面的齒廓施加變位量h，即改變柔輪齒圈輪緣的厚度，達到避免諧波減速器嚙合干涉的問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種諧波減速器柔輪的三維齒形設計方法，包括以下步驟：

S1：建立以齒廓弧長s為變量的柔輪齒廓參數方程；

S2：建立以齒廓弧長s為變量的剛輪齒廓參數方程；

S3：依照諧波減速器傳動輪齒運動規律，計算出裝配狀態下不同極角下柔輪齒廓與剛輪齒廓的最小嚙合側隙CX；

S4：計算由于波發生器部件間配合間隙(主要是滾子與內外圈的游隙)和波發生器與柔輪內壁配合間隙產生的柔輪周向位移量v_δ；

S5：計算由于柔性軸承滾子與內外圈溝道的彈性接觸變形所產生的柔輪周向位移

S6：計算柔輪受到齒面嚙合力后，中性層曲線由于拉伸作用引起周向位移v_p；

S7：計算由于柔輪杯體扭轉影響，柔輪齒圈各截面相對主截面的周向位移改變量v_KP；

S8：計算考慮以上因素后的，柔輪齒圈不同截面在不同共軛角度處所需預留的最小嚙合側隙量v_Ti；

S9：采用數值迭代計算方法，判斷計算截面最小嚙合側隙CX的大小，求解出柔輪齒圈不同截面齒廓的變位量h；

S10：對步驟S9計算得到的不同截面的變位量h采用最小二乘法圓弧擬合，獲得適用于柔輪滾削加工的變位曲線。