[发明专利]一种谐波减速器波发生器外轮廓修形方法

说明书

本发明公开了一种谐波减速器波发生器外轮廓修形方法，包括S1、绘制谐波减速器三维模型，建立波发生器、柔轮、刚轮装配模型；S2、基于有限元分析谐波减速器三维模型中啮合装配模型应力，并将波发生器外廓曲线及波发生器倒角设置为变量；S3、将修形后的波发生器外廓打断并提取坐标节点，使用多项式函数对外廓形状进行曲线拟合，获得最优波发生器外廓的函数表达式；S4、根据最优波发生器外廓的函数表达式，得到波发生器外廓修形倒角范围。本发明有利于改善柔轮与刚轮齿廓的不平稳接触与变形应力，提升谐波传动平稳性，延长传动精度与寿命。

技术领域

本发明属于谐波减速器波发生器结构设计的技术领域，具体涉及一种谐波减速器波发生器外轮廓修形方法。

背景技术

谐波减速器的三大基本构建包括波发生器、柔轮与刚轮，柔轮是带有外齿圈的柔性薄壁弹性体零件，通常安装在减速器输出端，柔轮是由合金钢制成的薄圆柱杯，杯的开口端带有外齿，与刚轮内齿发生啮合。

而将波发生器插入柔轮时，柔轮将呈椭圆形。柔轮变形后的形状与波发生器形状类似波发生器是使柔轮产生连续变形波的构建，其几何参数，决定了谐波齿轮传动原始曲线的形状，谐波齿轮传动是依靠柔轮的可控弹性变形实现与刚轮啮合运动，柔轮与刚轮的齿廓平稳接触对装置传动性能影响十分显著。理论上，柔轮与刚轮按照设计齿廓进行完美啮合，但实际中，柔轮无齿端被固定，有齿端处于悬空，因此柔轮薄圆柱杯可以视为悬臂梁，如图2所示，其会因为受力产生变形。导致载荷分布不均，应力状况恶化，极大降低谐波减速器寿命。

其受重力和弯矩影响，会产生变形，此外，在工程实际中谐波齿轮在混合润滑状况下工作，在瞬态加减速(启动、制动)等极端工况下，柔轮薄圆柱杯远离固定的啮合端会产生严重的扭转变形。故柔轮与刚轮不能按最初的设计路径啮合。为解决这一问题，可以对波发生器外轮廓进行修形，用波发生器的外扩修形抵消薄壁圆杯柔轮产生的变形，使得波发生器和柔轮之间载荷均匀，从而使刚轮柔轮齿廓平稳啮合。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种谐波减速器波发生器外轮廓修形方法，以解决或改善上述的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种谐波减速器波发生器外轮廓修形方法，其包括以下步骤：

S1、绘制谐波减速器三维模型，建立波发生器、柔轮、刚轮装配模型；

S2、基于有限元分析谐波减速器三维模型中啮合装配模型应力，并将波发生器外廓曲线及波发生器倒角设置为变量；

S3、将修形后的波发生器外廓打断并提取坐标节点，使用多项式函数对外廓形状进行曲线拟合，获得最优波发生器外廓的函数表达式；

S4、根据最优波发生器外廓的函数表达式，得到波发生器外廓修形倒角范围。

进一步地，步骤S1中绘制谐波减速器三维模型，建立波发生器、柔轮、刚轮装配模型，包括：绘制波发生器、柔轮、刚轮的三维模型，根据现有波发生器绘制参数化曲线，获得波发生器外轮廓；

根据波发生器外轮廓绘制参数化波发生器模型，通过改变倒角、曲线拟合参数改变外轮廓形貌。

进一步地，步骤S2中基于有限元分析谐波减速器三维模型中啮合装配模型应力，并将波发生器外廓曲线及波发生器倒角设置为变量，包括：

在有限元软件中建立波发生器、柔轮、刚轮的啮合装配模型，以波发生器外轮廓参数为自变量，通过有限元计算不同外扩下柔轮的最大下表面应力，获得最优波发生器参数。

进一步地，步骤S3中获得最优波发生器外廓的函数表达式：