[发明专利]谐波减速机齿廓设计方法及谐波减速机

说明书

本发明提供了一种谐波减速机齿廓设计方法及谐波减速机，包括：以波发生器的短轴的延伸方向为X轴，以波发生器的长轴的延伸方向为Y轴，以减速机的回转中心为原点O建立直角坐标系；设定刚性齿轮的第一齿槽中线为C轴，设定柔性齿轮的第二轮齿中线为f轴，第一齿槽和第二轮齿相互啮合；以f轴与变形后的柔性齿轮轮廓线的交点为Of’，并以Of’点与O点之间的极径ρ与Y轴之间的极角为θ，θ_S≤θ≤θ_B；其中，θ_B的值域为[π/3，2π/5]，根据θ值以及齿条近似法确定刚性齿轮的齿顶轮廓方程和柔性齿轮的齿顶轮廓方程。本发明解决了现有技术中的谐波减速机中刚轮和柔轮的啮合齿数低的问题。

技术领域

本发明涉及谐波减速机齿廓设计领域，具体而言，涉及一种谐波减速机齿廓设计方法及谐波减速机。

背景技术

目前，谐波减速机主要由刚轮、柔轮和波发生器组成，柔轮在波发生器的作用下产生弹性变形，并与刚轮互相作用，从而达到转动目的。绕曲成椭圆状的柔轮在其长轴的两端部分与刚轮啮合。因此，啮合部分传递负载扭矩而产生拉伸应力。为了提高谐波减速机传递的扭矩容量，降低柔轮单个齿所产生的应力，可增加啮合齿数。

现有技术中，大多依据齿条近似法，对柔轮中性层上一点运动轨迹进行相似变换，得到柔轮与刚轮的齿廓。

但是，现有技术中的齿廓设计，并没有增加刚轮和柔轮的啮合齿数，导致谐波减速机的扭矩容量低，减速机的使用寿命低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种谐波减速机齿廓设计方法及谐波减速机，以解决现有技术中的谐波减速机中刚轮和柔轮的啮合齿数低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种谐波减速机齿廓设计方法，包括：以波发生器的短轴的延伸方向为X轴，以波发生器的长轴的延伸方向为Y轴，以减速机的回转中心为原点O建立直角坐标系；设定刚性齿轮的第一齿槽中线为C轴，设定柔性齿轮的第二轮齿中线为f轴，第一齿槽和第二轮齿相互啮合；以f轴与变形后的柔性齿轮轮廓线的交点为Of’，并以Of’点与O点之间的极径ρ与Y轴之间的极角为θ，θ_S≤θ≤θ_B；其中，θ_B的值域为[π/3，2π/5]，根据θ值以及齿条近似法确定刚性齿轮的齿顶轮廓方程和柔性齿轮的齿顶轮廓方程。

进一步地，极角θ与其对应的极径ρ之间的关系式为：极径ρ(θ)＝r+ωcos(2θ)；其中，r和ω均为常数。

进一步地，柔性齿轮的齿顶面与刚性齿轮的齿底面之间具有预定距离。

进一步地，谐波减速机齿廓设计方法包括：设定柔性齿轮的轮齿相对于刚性齿轮的齿槽的运动轨迹为F，θ_S对应的点(x₀(θ_S)，y₀(θ_S))为运动轨迹F的最高点。

进一步地，谐波减速机齿廓设计方法包括：设定柔性齿轮的轮齿相对于刚性齿轮的齿槽的运动轨迹为F，θ_S对应的点(x₀(θ_S)，y₀(θ_S))为运动轨迹F的斜率无穷大的点。

进一步地，谐波减速机齿廓设计方法包括：设定柔性齿轮的轮齿相对于刚性齿轮的齿槽的运动轨迹为F，θ_S对应的点(x₀(θ_S)，y₀(θ_S))为运动轨迹F的二阶导数的正负发生变化的点。

进一步地，谐波减速机齿廓设计方法包括：设定C轴与Y轴之间的夹角为角θ与角的差值为ε。