[发明专利]一种谐波齿轮装置的设计方法

说明书

本发明公开了一种谐波齿轮装置的设计方法，用于设计获得含有刚性齿轮及柔性齿轮且刚性齿轮和所柔性齿轮能够实现空间啮合的谐波齿轮装置，包括如下步骤：步骤1，在垂直于柔性齿轮的轴线的方向上，选取柔性齿轮的前中后三个截面；步骤2，基于柔性齿轮的仿真运动轨迹通过包络方法得到刚性齿轮的每个截面的齿廓的离散点；步骤3，根据获得的刚性齿轮的三个截面的齿廓的离散点来获得刚性齿轮的完整齿廓。本发明避免了传统设计方法中参考单截面运动或通过调整柔性齿轮结构来进行共轭齿廓设计的不足，更符合谐波齿轮传动装置的实际工作情况，设计出的刚性齿轮装置重合度高，传动平稳，可有效提高传动效率。

技术领域

本发明涉及一种谐波齿轮装置的设计方法。

背景技术

谐波齿轮传动中的齿形设计影响着传动的稳定性和负载能力，对精密机械装备的精度有重要影响。当前，在刚性齿轮的设计中，多以柔性齿轮中截面为主要设计参考截面，或者通过对柔性齿轮结构进行几何调整来保证与刚性齿轮的啮合，虽然也考虑到不同截面的啮合问题，但给实际加工造成一定困难。

谐波齿轮传动在传动过程中必须考虑柔轮弹性变形对两轮轮齿共轭运动的影响，轮齿之间的共轭属于空间齿廓运动范畴。因此，结合多截面齿廓运动进一步设计适用于谐波齿轮传动的双圆弧齿廓并对其啮合特性进行分析就显得尤为重要。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种谐波齿轮装置的设计方法。

本发明提供了一种谐波齿轮装置的设计方法，用于设计获得含有刚性齿轮及柔性齿轮且刚性齿轮和所柔性齿轮能够实现空间啮合的谐波齿轮装置，具有这样的特征，包括如下步骤：

步骤1，在垂直于柔性齿轮的轴线的方向上，选取柔性齿轮的前中后三个截面；

步骤2，基于柔性齿轮的仿真运动轨迹通过包络方法得到刚性齿轮的每个截面的齿廓的离散点；

步骤3，根据获得的刚性齿轮的三个截面的齿廓的离散点来获得刚性齿轮的完整齿廓，

其中，步骤2中的包络方法包括如下子步骤：

步骤2-1，给柔性齿轮的基本参数赋值，该基本参数包括压力角、模数和齿数；

步骤2-2，根据柔性齿轮的圆弧齿廓参数θ的取值范围，代入根据几何关系得到的柔性齿轮的坐标系{o1x1y1}内的齿廓参数的方程(1)：

从而求得连续的点坐标(x₁，y₁)；

步骤2-3，设定迭代运算的初始的步长h并设定迭代次数n，根据步长h以及迭代次数n确定刚性齿轮的坐标系中凸轮相对原始位置的转动角度

步骤2-4，根据坐标转换矩阵获得满足空间啮合理论的刚性齿轮的坐标系{o2x2y2}内的齿廓参数的方程(2)：

将点坐标(x₁，y₁)和旋转角度代入方程(2)来求得刚性齿轮的离散点(x₂，y₂)；

步骤2-5，按照规定的分度值取y_max，将(x,y_max)保存在矩阵中，提取所有(x_i,y_imax)，并将其连续起来从而形成包络曲线，该包络曲线用于获得刚性齿轮的齿形；

步骤2-6，重复步骤2-3至步骤2-5并在重复时需不断改变迭代运算的步长，依次将得到的包络曲线进行组合从而得到刚性齿轮的完整齿廓，