[发明专利]一种谐波齿轮装置的设计方法

摘要

本发明公开了一种谐波齿轮装置的设计方法，用于设计获得含有刚性齿轮及柔性齿轮且刚性齿轮和所柔性齿轮能够实现空间啮合的谐波齿轮装置，包括如下步骤：步骤1，在垂直于柔性齿轮的轴线的方向上，选取柔性齿轮的前中后三个截面；步骤2，基于柔性齿轮的仿真运动轨迹通过包络方法得到刚性齿轮的每个截面的齿廓的离散点；步骤3，根据获得的刚性齿轮的三个截面的齿廓的离散点来获得刚性齿轮的完整齿廓。本发明避免了传统设计方法中参考单截面运动或通过调整柔性齿轮结构来进行共轭齿廓设计的不足，更符合谐波齿轮传动装置的实际工作情况，设计出的刚性齿轮装置重合度高，传动平稳，可有效提高传动效率。

主权项

1.一种谐波齿轮装置的设计方法，用于设计获得含有刚性齿轮及柔性齿轮且所述刚性齿轮和所柔性齿轮能够实现空间啮合的谐波齿轮装置，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，在垂直于所述柔性齿轮的轴线的方向上，选取所述柔性齿轮的前中后三个截面；步骤2，基于所述柔性齿轮的仿真运动轨迹通过包络方法得到所述刚性齿轮的每个所述截面的齿廓的离散点；步骤3，根据获得的所述刚性齿轮的三个所述截面的齿廓的离散点来获得所述刚性齿轮的完整齿廓，其中，所述步骤2中的所述包络方法包括如下子步骤：步骤2‑1，给所述柔性齿轮的基本参数赋值，该基本参数包括压力角、模数和齿数；步骤2‑2，根据所述柔性齿轮的圆弧齿廓参数θ的取值范围，代入根据几何关系得到的所述柔性齿轮的坐标系{o1x1y1}内的齿廓参数的方程(1)：从而求得连续的点坐标(x1，y1)；步骤2‑3，设定迭代运算的初始的所述步长h并设定迭代次数n，根据所述步长h以及所述迭代次数n确定所述刚性齿轮的坐标系中凸轮相对原始位置的转动角度步骤2‑4，根据坐标转换矩阵获得满足空间啮合理论的所述刚性齿轮的坐标系{o2x2y2}内的齿廓参数的方程(2)：将所述点坐标(x₁，y₁)和所述旋转角度代入方程(2)来求得所述刚性齿轮的离散点(x₂，y₂)；步骤2‑5，按照规定的分度值取ymax，将(x,ymax)保存在矩阵中，提取所有(xi,yimax)，并将其连续起来从而形成包络曲线，该包络曲线用于获得所述刚性齿轮的齿形；步骤2‑6，重复所述步骤2‑3至所述步骤2‑5并在重复时需不断改变迭代运算的所述步长，依次将得到的所述包络曲线进行组合从而得到所述刚性齿轮的完整齿廓，上述方程(1)和方程(2)中的x，y分别表示所述柔性齿轮和所述刚性齿轮坐标系中的位置，角标1，2表示所述柔性齿轮和所述刚性齿轮，θ表示所述柔性齿轮的圆弧齿廓参数，γ表示所述柔性齿轮与所述刚性齿轮的转角差，表示凸轮相对原始位置的转动角度。