[发明专利]一种谐波减速器波发生器外轮廓的设计方法

权利要求书

1.一种谐波减速器波发生器外轮廓的设计方法，其特征是，包括如下步骤：

(1)根据波发生器外轮廓形状对柔轮变形的影响，在三维软件中，绘制位于笛卡尔坐标系中第二象限内的圆锥弧线；所述圆锥弧线根据现有椭圆式波发生器的长轴尺寸、短轴尺寸以及椭圆形状确定；将所述圆锥弧线与x轴的交点的坐标以及曲线饱满值RHO设置为参数；

(2)在三维软件中，将第二象限内的圆锥弧线以y轴为对称线对称；进而将第一、二象限内的圆锥弧线以x轴为对称轴对称；获得以圆锥弧线与x轴的交点的坐标以及曲线饱满值RHO为参数的波发生器外轮廓；

(3)在三维软件中，以波发生器外轮廓为基础，通过拉伸命令绘制出以圆锥弧线与x轴的交点的坐标以及曲线饱满值RHO为参数的参数化波发生器模型；

(4)根据现有柔轮和刚轮图纸，在三维软件中，绘制柔轮模型和刚轮模型；建立包含参数化波发生器模型、柔轮模型与刚轮模型的啮合装配模型；装配时要求波发生器长轴、柔轮任一齿厚的中心线以及刚轮任一齿槽的中心线位于平面Oxz内；波发生器端面法向方向的中面、柔轮齿宽中面以及刚轮齿宽中面位于平面Oyz内；波发生器短轴、柔轮平行于平面Oxy的齿厚中心线以及刚轮平行于平面Oxy的齿厚中心线都位于平面Oxy内；

(5)在有限元软件中，以啮合装配模型为研究对象进行前处理设置；随后将柔轮模型的最大等效应力设置为优化目标，将波发生器短轴尺寸以及外轮廓曲线饱满值设置为自变量，进行优化计算，获得波发生器外轮廓的最优参数，进而获得最优波发生器外轮廓；

(6)将最优波发生器外轮廓打断并提取节点坐标，以多项式函数为目标函数对节点坐标进行曲线拟合，获得最优波发生器外轮廓的函数式；所述多项式函数的形式如下式(Ⅰ)：

F(x)＝a_n·xⁿ+a_n-1·x^n-1+…+a₂·x₂+a₁·x+a₀………(Ⅰ)

其中x为目标函数在笛卡尔坐标系中的横坐标；a₀～a_n为所求系数；F(x)为所求最优波发生器外轮廓的函数式。

2.根据权利要求1所述的谐波减速器波发生器外轮廓的设计方法，其特征在于，步骤1所述第二象限内的圆锥弧线是通过A、B两起点的坐标、A、B两起点的切线以及曲线饱满值RHO确定；所述圆锥弧线的起点A位于x轴上且使用椭圆式波发生器的短轴尺寸定义；所述圆锥弧线的起点B位于y轴上且使用椭圆式波发生器的长轴尺寸定义；所述圆锥弧线的起点A处切线垂直于x轴；所述圆锥弧线的起点B处切线垂直于y轴；所述圆锥弧线的曲线饱满值RHO选取与椭圆式波发生器的形状相近的值。

3.根据权利要求1所述的谐波减速器波发生器外轮廓的设计方法，其特征在于，步骤5所述的优化计算的方法，为采取响应面优化方法。

4.根据权利要求3所述的谐波减速器波发生器外轮廓的设计方法，其特征在于，所述响应面优化方法中，实验设计类型选择“定制+样本”；所述“定制+样本”实验设计类型允许设计者自行确定自变量的样本数量及样本值。

5.根据权利要求1所述的谐波减速器波发生器外轮廓的设计方法，其特征在于，步骤6所述的多项式函数根据波发生器迫使柔轮产生可控变形的变形量，对式(Ⅰ)有如下约束：

F(0)＝R_r+ξ

其中R_r为柔轮变形前内孔半径；ξ为柔轮变形量。