[发明专利]一种改性波凸轮及其设计方法、波发生器和谐波减速器

权利要求书

1.一种改性波凸轮的设计方法，其特征在于包括以下步骤：

S1、初定1/4椭圆曲线：椭圆曲线的长半轴a取值为小于等于变形前柔轮中性层曲线半径r_p减去轮齿模数m的3.5到4倍，即a≤r_p-(3.5～4)m，短半轴b为变化值，其取值范围为0.5aba；并建立坐标系，以椭圆曲线长半轴为x轴，短半轴为y轴，椭圆中心为O1；椭圆曲线与y轴交点为F，与x轴交点为N；

S2、确定1/4圆弧圆心横坐标位置：圆弧圆心位置在以y轴向右偏置距离为d所在的直线上，d的取值为刚轮与变形前柔轮中性层曲线半径之差；y轴偏置后的直线命名为y1，y1所对应的横坐标即为圆弧圆心横坐标；

S3、确定1/4圆弧圆心纵坐标位置：椭圆上的一点D与曲率中心的连线与直线y₁的交点即为圆心所在位置O2；经O2作水平线x1，x1与y轴相交于点O；以O2D为半径作圆弧，与y1相交于点Q，与x1相交于点P；线段O2D的长度与变形前柔轮中性层曲线半径r_p相等；线段O2D与线段O2P夹角为圆弧段包角θ；

S4、初定改性波凸轮外轮廓1/4曲线：平滑过渡连接的椭圆弧FD和圆弧DP即为所求1/4曲线；

S5、确定改性波凸轮外轮廓1/4曲线：判断步骤S4所得曲线长度是否与柔轮中性层曲线1/4周长相等，如相等，则所求曲线正确；如不相等，则在步骤S1限定的范围内调整椭圆曲线短半轴b值大小，并重复步骤S2～S5，直到得到正确曲线；

S6、向内偏置曲线：将步骤S5得到的曲线向内偏置一定距离，所述一定距离为1/2柔轮厚度加上1/2柔性轴承宽度；

S7、确定完整改性波凸轮外轮廓曲线：将步骤S6得到的1/4曲线按对称原则，建立新的坐标系x1-O-y，补齐剩余三个象限的3/4曲线，得到完整的改性波凸轮外轮廓曲线。

2.根据权利要求1所述的改性波凸轮的设计方法，其特征在于：所述改性波凸轮的设计方法借助计算机软件辅助完成。

3.根据权利要求2所述的改性波凸轮的设计方法，其特征在于：所述计算机软件为MATLAB。

4.根据权利要求1所述的改性波凸轮的设计方法，其特征在于：所述圆弧段包角θ优选为20°～40°。

5.一种根据权利要求1～4任意一项所述的改性波凸轮的设计方法设计出的改性波凸轮。

6.一种波发生器，其特征在于：包括权利要求5所述的改性波凸轮，以及设于所述改性波凸轮外缘上的柔性轴承。

7.一种谐波减速器，其特征在于：至少包括权利要求6所述的波发生器、柔轮、刚轮和交叉滚子轴承，所述波发生器置于所述柔轮内，所述柔轮与所述刚轮同轴设置，所述刚轮固定，所述波发生器转动带动所述柔轮外齿和所述刚轮的内齿啮合及脱开，从而带动所述柔轮转动，所述柔轮与交叉滚子轴承相连接。

8.根据权利要求7所述的谐波减速器，其特征在于：所述刚轮和柔轮的齿形均为短齿双圆弧齿形。