[发明专利]复波式活齿减速器内齿廓设计方法及两级减速器

说明书

本发明提供的一种复波式活齿减速器内齿廓设计方法及两级减速器，针对椭圆凸轮轮廓的时变节曲线啮合形式，采用B矩阵运动学法求解分别求解两级传动的内齿齿廓，由于啮合矩阵具有不随共轭曲面形式的改变而变动的唯一性，因此，B矩阵的计算与共轭曲面的几何参数无关，无论共轭曲面的表达式如何，都可以采用同一个B矩阵进行计算分析，相比传统基于包络理论的活齿齿廓设计方法，简化了计算过程，提高了设计效率与设计精度，降低后续加工的复杂程度，从而减少加工成本。

技术领域

本发明涉及变速器领域，尤其涉及一种复波式活齿减速器内齿廓设计方法及两级减速器。

背景技术

谐波和RV减速器通过多齿啮合的误差均化效应实现高精度、并增加啮合齿数提高承载能力，广泛应用于工业机器人关节。谐波减速器通过薄壁柔轮变形使齿轮分度圆变成椭圆实现双波多齿啮合，刚度差，并且时变节曲线啮合副的精确设计与修形困难，齿面易产生磨损，精度保持性差，另外柔轮加工工艺性差，在周期交变应力左右下容易发生疲劳断裂。RV减速器通过接触弹性变形实现多齿啮合，因此对加工精度要求极高,微米级的误差就会使多齿啮合转变为多齿干涉，产生磨损、振动、噪声等可靠性问题，另一方面，为实现大速比和多摆线轮的动平衡，结构非常复杂，装配尺寸链加长后进一步提高了保证加工精度的难度。

活齿传动通过释放齿轮与齿圈的约束实现时变节曲线的多齿啮合，并且避免了谐波与RV减速器实现多齿啮合时的局限性，因此结构简单、工艺性好。但其内齿圈的齿廓的设计则需要复杂的计算才能获得，并且精度并不理想，使得后续的加工过程也相对复杂，增加加工成本。

因此，需要一种设计方法，通过相对于现有技术简单的计算即能够获得内齿圈的内齿廓形，降低后续加工的复杂程度，从而减少加工成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种复波式活齿减速器内齿廓设计方法及两级减速器，通过相对于现有技术简单的计算即能够获得内齿圈的内齿廓形，降低后续加工的复杂程度，从而减少加工成本。

本发明提供的复波式活齿减速器内齿廓设计方法，活齿减速器包括内齿圈、活齿组件和椭圆凸轮，所述活齿组件包括活齿和活齿保持架，所述活齿在椭圆凸轮的作用下与内齿圈啮合滚动或或脱离啮合；其中所述内齿圈的内齿廓的设计方法包括下列步骤：

a.建立坐标系，包括

以椭圆转动中心为原点O，凸轮短轴为X轴，长轴为Y轴建立平面直角坐标系OXY；以活齿中心为原点O₁，竖直方向为Y₁轴，水平方向为X₁轴建立活齿平面直角坐标系S₁{O₁X₁Y₁}；以椭圆转动中心为原点O₂，竖直方向为Y₂轴，水平方向为X₂轴建立内齿平面直角坐标系S₂{O₂X₂Y₂}，其中原点O₂与原点O重合，转动前，Y₂轴与Y轴重合；

b.将活齿齿廓坐标的径矢r₁与法向量n₁变换到内齿坐标系S₂中，

则

其中，M₂₁为由活齿坐标系S₁到内齿坐标系S₂的坐标变换矩阵，W₂₁为由活齿坐标系S₁到内齿坐标系S₂的底矢变换矩阵，r₂为活齿齿廓坐标在内齿坐标系S₂中的径矢，n₂为活齿齿廓坐标在内齿坐标系S₂中的法向量；

c.获取啮合矩阵B

表达式为：