[发明专利]凸轮及其曲线的优化设计方法、波发生器以及谐波减速机

摘要

本发明公开了一种凸轮曲线的优化设计方法，所述凸轮曲线的优化设计方法包括：步骤一、定义凸轮曲线的长短轴；步骤二、构建角等分线；步骤三、构建多组标准椭圆参考线；步骤四、确定修正点；步骤五、曲线修行。本发明还提供了一种根据所述凸轮曲线的优化设计方法设计出的凸轮、以及应用所述凸轮的波发生器、应用所述波发生器的谐波减速机。本发明提供的方法能根据实际需求对现有凸轮的标准椭圆曲线进行修正，设计出的凸轮使得柔轮和刚轮啮合的齿数增加到20％‑30％，可以兼顾强度和精度的要求，而且所啮合的柔轮和刚轮无干涉，有效地提高谐波减速机的承载能力。

主权项

1.一种凸轮曲线的优化设计方法，其特征在于，所述凸轮曲线的优化设计方法包括：步骤一、定义凸轮曲线的长短轴：计算机通过CAD系统建立CAD模型，所述CAD模型包括用于谐波减速机的刚轮、柔轮以及柔性轴承，以所述刚轮和所述柔轮完全啮合时所述柔轮的长轴定义凸轮曲线的长轴，以所述柔性轴承的内径定义凸轮曲线的短轴，所述CAD系统以所述短轴和所述长轴的交点为原点，所述短轴为横轴，所述长轴为纵轴建立直角坐标系，并通过所述长轴和所述短轴做出第一标准椭圆参考线；步骤二、构建角等分线：根据所述刚轮和所述柔轮的啮合状态，在所述柔轮呈啮出状态的齿形范围内，所述CAD系统在所述直角坐标系的第一象限自所述原点做出第一修正线，并做出多条角等分线分别将所述长轴与所述第一修正线形成的夹角、以及所述第一修正线与所述短轴形成的夹角N等分，其中，N为整数且70≥N≥20；其中，所述步骤二、构建角等分线包括：根据所述刚轮和所述柔轮的啮合状态，在所述柔轮呈啮出状态的齿形范围内，所述CAD系统在所述直角坐标系的第一象限自所述原点做出第一修正线，所述第一修正线与所述短轴形成的夹角为40°‑70°；所述CAD系统自所述原点以第一等分角度将所述长轴与所述第一修正线形成的夹角N等分，得到N‑1条第一角等分线，其中，N为整数且70≥N≥20；所述CAD系统自所述原点以第二等分角度将所述第一修正线与所述短轴形成的夹角N等分，得到N‑1条第二角等分线，其中，N为整数且70≥N≥20；步骤三、构建多组标准椭圆参考线：所述CAD系统利用其偏移功能自所述第一标准椭圆参考线向外等距离偏移N次，构建多组标准椭圆参考线至第N+1标准椭圆参考线，所述多条角等分线以及所述第一修正线分别与所述多组标准椭圆参考线相交于多个交点；其中，N为整数且70≥N≥20；步骤四、确定修正点：所述CAD系统在所述第一象限确定多个修正点，所述修正点包括：第M条角等分线与第M+1标准椭圆参考线的交点、所述第一修正线与所述第N+1标准椭圆参考线的交点、所述长轴和所述短轴分别与所述第一标准椭圆参考线的交点，得到2N+1个修正点，其中，M为整数且M＝1,2,.....N‑1；其中，所述步骤四、确定修正点包括：在所述长轴至所述第一修正线的区间，以最靠近所述长轴的第一角等分线为第一条第一角等分线，所述CAD系统以该区间内第M条第一角等分线与第M+1标准椭圆参考线的交点为第M个修正点，在该区间内确定N‑1个修正点，其中，M为整数且M＝1,2,.....N‑1；在所述短轴至所述第一修正线的区间，以最靠近所述短轴的第二角等分线为第一条第二角等分线，所述CAD系统以该区间内第M条第二角等分线与第M+1标准椭圆参考线的交点为第M+N‑1个修正点，在该区间内确定N‑1个修正点，其中，M为整数且M＝1,2,.....N‑1；所述CAD系统确定所述第一修正线与所述第N+1标准椭圆参考线的交点为第2N‑1个修正点；所述CAD系统确定所述长轴与所述第一标准椭圆参考线的交点为第2N个修正点；所述CAD系统确定所述短轴与所述第一标准椭圆参考线的交点为第2N+1个修正点；在所述第一象限，所述CAD系统确定2N+1个修正点；步骤五、曲线修行：所述CAD系统利用其拟合功能以所述2N+1个修正点为控制点，拟合得到所述2N+1个修正点之间的第一样条曲线段，再利用其镜像功能将所述第一样条曲线段分别镜像至所述直角坐标系的第二象限、第三象限至第四象限，分别得到第二样条曲线段、第三样条曲线段以及第四样条曲线段，所述第一样条曲线段、所述第二样条曲线段、所述第三样条曲线段以及所述第四样条曲线段连接成凸轮曲线。