[发明专利]一种基于连续过渡曲线的谐波减速器柔轮杯体

说明书

本发明公开了一种基于连续过渡曲线的谐波减速器柔轮杯体，采用坐标系描述的方式，定义一种柔轮杯体轮廓结构形状，采用连续过渡曲线方程进行杯体结构描述。杯体外轮廓结构形状，包括杯底法兰与杯体过渡曲线段、杯体直线段、杯体与齿圈过渡曲线段，齿圈曲线段以及齿圈与杯口过渡曲线段，其结构特征采用直角坐标系下曲线方程描述的方法定义轮廓形状，所述直角坐标系以杯体中轴线为横坐标轴、杯底法兰为纵坐标轴。通过本发明的应用，可以改善柔轮应力集中的薄弱环节，提高谐波减速器的使用强度，提高柔轮的疲劳寿命，具有应用价值。

技术领域

本发明涉及一种谐波减速器柔轮杯体，尤其涉及一种用连续过渡曲线方程描述的柔轮杯体。

背景技术

谐波减速器属于高精密传动装置，其主要特点是传动精度高、回差小、传动比大并且结构紧凑。在航空航天、工业机器人、服务机器人等行业应用广泛。由于谐波减速器的运动主要通过柔轮的弹性变形实现与刚轮的差齿传动，因此柔轮的性能至关重要。

目前谐波减速器的主要结构如图1所示，包括柔轮1，刚轮2，柔性轴承3，波发生器4；所述柔轮1为礼帽形，如图2所示，包含法兰5，杯体6，齿圈7；所述刚轮2为内齿轮，内圈有齿；所述柔性轴承3装配在波发生器4的外圈；所述波发生器4外圈为标准椭圆，存在长轴与短轴，装入柔性轴承3的内圈，使柔性轴承外圈受迫变形，变成椭圆形状，进而使柔轮齿圈7发生变形与刚轮2的内齿啮合，由于柔轮齿圈7的齿数与刚轮2的内齿存在齿数差，从而实现差齿减速传动的目的。

谐波减速器的主要破坏形式有齿根断裂，杯底断裂和齿部磨损，其中而这三种形式主要是由于使用中柔轮的应力集中所导致，严重降低了谐波减速器的使用寿命。

发明内容

为了降低谐波减速器柔轮的应力集中现象，提高谐波减速器的使用寿命，本发明提出了一种基于连续过渡曲线的谐波减速器柔轮杯体，利用过渡曲线方程设计和曲率变化分析，确保曲线过渡点处斜率保持不变，减少杯体变形导致的应力集中，提高谐波减速器的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于连续过渡曲线的谐波减速器柔轮杯体，采用坐标系描述的方式，定义一种柔轮杯体轮廓结构形状，采用连续过渡曲线方程进行杯体结构描述。

所述的杯体外轮廓结构形状，包括杯底法兰与杯体过渡曲线段、杯体直线段、杯体与齿圈过渡曲线段，齿圈曲线段以及齿圈与杯口过渡曲线段，其结构特征采用直角坐标系下曲线方程描述的方法定义轮廓形状，所述直角坐标系以杯体中轴线为横坐标轴、杯底法兰为纵坐标轴。

所述杯底法兰与杯体过渡曲线段AB，其曲线方程为：

式中，x_AB为曲线段AB上任一点在直角坐标系XOY中的横坐标值，y_AB为曲线段AB上任一点在直角坐标系中的纵坐标值，d为杯底法兰的厚度，L为柔轮杯体的总长度，R₀表示柔轮杯体的内径，h为柔轮杯体的壁厚。

所述杯底法兰与杯体过渡曲线段AB右端点处斜率K_B为：

K_B＝0

所述杯体直线段BC，其直线方程为：

式中，y_BC为直线BC上任一点在直角坐标系XOY中的纵坐标值，x_BC为直线BC上任一点在直角坐标系XOY中的横坐标值。

所述杯体直线段BC左端点处斜率K_B′为：

K_B′＝0

所述杯体直线段BC右端点处斜率K_C为：