[发明专利]渐开线谐波齿轮的修形方法及谐波减速器

说明书

本发明公开了渐开线谐波齿轮的修形方法，包括如下修形步骤，A)柔轮修形步骤：(1)通过公式计算出柔轮的齿轮模数；(2)根据计算得出柔轮的齿形基本要素，绘制柔轮原始渐开线齿形；(3)根据柔轮的齿形基本要素参数，得到柔轮未修形前的左齿面渐开线齿形曲线，根据计算出柔轮齿形形状修正参数，对柔轮原始渐开线齿形的齿顶部分进行修形以形成光滑的曲线；(4)根据柔轮齿宽和利用柔轮啮入或啮出瞬时不发生齿顶干涉的约束条件确定齿向修正参数，对齿形在齿向方向进行修正，完成齿形的最终设计。其还公开了谐波减速器，包括柔轮、刚轮和波发生器；其加工制造参数由上述的修形方法计算得到。本发明能够提高谐波齿轮运动性能且制造成本较低。

技术领域

本发明涉及谐波减速器的结构设计，尤其涉及渐开线谐波齿轮的修形方法及谐波减速器。

背景技术

如图1及图2所示，谐波减速器，主要由谐波齿轮与波发生器3组成，而谐波齿轮包括刚轮1与柔轮2，其工作原理是靠波发生器3使柔轮2产生可控的弹性变形波，通过与刚轮1的相互作用，实现运动及动力传递的传动装置。

一般地，柔轮2设计为外齿，刚轮1设计为内齿，刚轮1比柔轮2多2n个齿，其中n为正整数。波发生器3由凸轮31和柔性轴承32组成，其中凸轮31廓是椭圆或近似椭圆的曲线，柔性轴承32安装在凸轮31的椭圆外表面，内外圈在凸轮31的作用下也随之形成椭圆曲线。波发生器3的外表面即是柔性轴承32的外圈，为椭圆曲线，存在长轴与短轴。

波发生器3安装在柔轮开口端21(即远离固定法兰的一端)内孔中，迫使内孔产生椭圆变形。柔轮开口端21同时设计有齿部，这样，具有外齿的柔轮2与具有内齿的刚轮1在波发生器3的长轴一定范围内处于啮合状态，若刚轮1固定不动，波发生器3每旋转一周，由于柔轮2比刚轮1少2n个齿，柔轮2会反方向旋转2n个齿的角度，从而实现减速和传递动力的作用。

在谐波齿轮的设计中，齿形的设计是关键技术之一。柔轮2与刚轮1最早采用直线齿形，后来为了制造方便并能够提升性能，渐开线齿形被普遍采用。目前，性能、体积和重量要求不高的谐波减速器依然采用渐开线齿形。

但是，现有的谐波减速器存在以下缺陷：

(1)虽能改善谐波齿轮齿形的啮合情况，但存在齿形加工比较困难、成本较高等问题。

(2)不能在齿的全部长度上都得到好的啮合效果。

(3)没有对渐开线齿廓接近齿顶的部分进行比较好的修形处理，存在容易干涉的现象。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供渐开线谐波齿轮的修形方法，能够大幅提高谐波齿轮运动性能并且制造成本较低。

本发明的目的之二在于提供谐波减速器，运动性能较佳，制造成本较低。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

渐开线谐波齿轮的修形方法，谐波齿轮包括柔轮和刚轮，包括如下修形步骤，

A)柔轮修形步骤：

(1)通过如下公式计算出所述柔轮的齿轮模数m_r，

m_r＝(d_rn+2δ_r)/[Z_r-2(h_ra+c_r)]，

其中，Z_r为柔轮齿数，h_ra为柔轮齿顶高系数，c_r为柔轮顶隙系数，d_rn为柔轮齿轮内孔直径，δ_r为柔轮齿根壁厚；