[发明专利]一种提高杯型谐波柔轮啮合性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高杯型谐波柔轮啮合性能的方法，包括以下步骤：确定理论径向变形量；有限元装配仿真；通过前后端面径向变形量的拟合值来修形，修形量为实际变形量(仿真结果)与理论变形量的差值；对杯型谐波柔轮上的齿轮轮齿两端进行齿向修形，所述齿向修形包括对前端截面进行修形以调整前端截面的壁厚，对应的修形齿宽部分满足能抵消产生的变形倾角，修形后的齿轮满足轮齿前端面与后半部分使壁厚调整量d相同。本发明通过对柔轮齿圈部分壁厚的修形，调整波发生器装入杯型谐波柔轮后柔轮在凸轮长轴两端产生的径向变形，以消除干涉影响，使柔轮轮齿与刚轮轮齿在轴向所有截面内均可保持良好的啮合状态，从而提高杯型谐波柔轮的啮合性能。

技术领域

本发明涉及谐波齿轮传动技术领域，具体而言，涉及一种提高杯型谐波柔轮啮合性能的方法。

背景技术

随着工业机器人和航空领域等精密设备的发展，对精密减速器的需求也越来越高，相比于行星减速器、蜗轮蜗杆减速器等，谐波减速器具有高精度、高传动比、高承载能力、结构紧凑小巧等特点，结构集成性高，体积和重量小可以在密闭空间传递运动，因此谐波减速器广泛应用于如在机器人关节、航空航天、医疗器械等精密传动领域。

谐波减速器主要由波发生器、柔轮、刚轮组成，其中波发生器包括柔性轴承和凸轮这两部分，而柔轮和波发生器作为谐波传动的关键部件，对谐波传动的平稳性、回转精度、可靠性影响大。谐波柔轮根据柔轮结构不同通常分为帽型和杯型，杯型谐波减速器的柔轮结构为薄壁圆筒及底部输出法兰，呈杯状。

谐波减速器中波发生器使柔轮产生周期弹性变形，而且属于空间变形，实现扭矩和运动的传递。因此在复杂变形条件下柔轮的结构优化、变形和应力分析、寿命分析是研究的重点。在柔轮与凸轮波发生器装配时，由于柔轮齿圈的存在,凸轮径向变形理论值未能迫使柔轮的径向变形达到合适的设计值,且其长短轴径向变形不同,导致柔轮与刚轮在运转中产生较严重磨损,不能满足实际传动要求，影响其疲劳寿命。柔轮装配时因为变形会导致柔轮产生变形倾角α。短筒柔轮在装配变形后长轴位置发生的倾斜角度过大，导致轮齿啮合面积减小，降低传动刚度。

发明内容

本发明的目的在于减小柔轮装配变形对柔轮啮合性能的影响，从而提供一种提高杯型谐波柔轮啮合性能的方法。

为解决上述问题，本发明提供一种提高杯型谐波柔轮啮合性能的方法，包括以下步骤：

S₁：确定理论径向变形量；

根据柔轮的空间轴向变形，得到柔轮齿圈各截面的理论径向变形量w_j表达式：

w_j＝w₀z_j/z₀

其中：z_j是柔轮齿圈某截面到柔轮杯底的距离，z₀是中间截面到柔轮杯底的距离，w₀为中间截面径向变形；

S₂：有限元装配仿真；

计算得到柔轮长轴和短轴的径向位移，提取前端面和后端面曲线的径向变形量和周向变形量随着波发生器转角变化的曲线；

S₃：通过前后端面径向变形量的拟合值来修形，修形量为实际变形量(仿真结果)与理论变形量的差值；

对杯型谐波柔轮上的齿轮轮齿两端进行齿向修形，所述齿向修形包括对前端截面进行修形以调整所述前端截面的壁厚，对应的修形齿宽部分满足能抵消产生的变形倾角，修形后的齿轮满足轮齿前端面与后半部分使壁厚调整量d相同；

S₄：修形后的齿轮轮齿在全齿宽B范围内分为三段，呈现出中间高两端低的非对称形式；