一种基于共轭原理的谐波S型齿形的设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111400835A(43)申请公布日2020.07.10(21)申请号202010208674.6(22)申请日2020.03.23(71)申请人南京信息工程大学地址210044江苏省南京市江北新区宁六路219号(72)发明人袁安富(74)专利代理机构南京汇盛专利商标事务所(普通合伙)32238代理人张立荣乔炜(51)Int.Cl.G06F30/17(2020.01)F16H55/08(2006.01)F16H49/00(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称一种基于共轭原理的谐波S型齿形的设计方法(57)摘要本发明涉及一种基于共轭原理的谐波S型齿形的设计方法，尤其涉及一种基于共轭原理针对椭圆发生器的谐波“S”型齿形的设计方法。本方法根据特定谐波减速器的规格以及波高参数，利用椭圆发生器，首先设计出柔轮的齿形，再根据柔轮的齿形以及相关参数结果，利用共轭原理，再设计出刚轮的齿形。本发明方法可适用于任意形状的发生器齿形设计；且所得到的齿形，具有很好的刚性，刚柔轮也具有很好的啮合性能，对于提高谐波减速器运动的平稳性以及有效使用寿命具有很大的帮助。CN111400835ACN111400835A权利要求书1/2页1.一种基于共轭原理的谐波S型齿形的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：首先，利用椭圆发生器方程以及谐波减速器的波高、减速比等参数，在与柔轮随动的坐标系X2O2Y2中，求出柔轮齿形的切向位移x2和法向位移y2：式中为柔轮长轴的旋转角度，ψ为啮合圆弧长与Y轴之间的夹角，μ为柔轮旋转了角度后，(x2y2)点的法向矢量与径向矢量之间的夹角；r为啮合圆半径；a和b分别为椭圆发生器的半长轴、半短轴；然后，设定柔轮与刚轮的一个啮合范围，得到柔轮的齿廓曲线的计算数值，将计算数值点拟合在一起，就形成了柔轮齿廓曲线；再根据谐波啮合刚轮和柔轮齿廓之间的共轭关系，解下列方程得出刚轮齿廓的计算数值点，将计算数值合在一起，就形成了刚轮齿廓的曲线；得出上述计算数值点以及齿廓曲线后，利用齿形的对称性，得到柔轮和刚轮的完整齿形。2.根据权利要求1所述基于共轭原理的谐波S型齿形的设计方法，其特征在于：在固定坐标系XOY中，椭圆发生器的方程如下：3.根据权利要求2所述基于共轭原理的谐波S型齿形的设计方法，其特征在于：4.根据权利要求3所述基于共轭原理的谐波S型齿形的设计方法，其特征在于：所述坐标系X2O2Y2中Y轴的起始位置与XOY坐标系Y轴重叠。5.根据权利要求4所述基于共轭原理的谐波S型齿形的设计方法，其特征在于：所述和的计算方法分别如下：2CN111400835A权利要求书2/2页3CN111400835A说明书1/9页一种基于共轭原理的谐波S型齿形的设计方法技术领域[0001]本发明涉及一种谐波“S”型齿形的设计方法，尤其涉及一种基于共轭原理椭圆发生器的谐波“S”型齿形的设计方法。背景技术[0002]在谐波减速器领域，目前常用的齿型为渐开线齿型和双圆弧齿形，从谐波啮合的角度出发，渐开线齿形和双圆弧齿形都是近似齿形，而非共轭齿形，之所以采用这几个齿形，其主要原因是这两种齿形，刀具的制作相对比较容易。[0003]随着对产品使用性能要求的提高和数控加工技术的提升，刀具制造技术也得到了很大程度的提高，有必要设计出性能更好的齿形。发明内容[0004]本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种适用范围广，齿形性能好的发生器齿形设计方法。[0005]为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种基于共轭原理的谐波S型齿形的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：[0006]首先，利用椭圆发生器方程以及谐波减速器的波高、减速比等参数，在与柔轮随动的坐标系X2O2Y2中，求出柔轮齿形的切向位移x2和法向位移y2：[0007][0008][0009]式中为柔轮长轴的旋转角度，ψ2为啮合圆弧长与Y轴之间的夹角，μ为柔轮旋转了角度后，(x2y2)点的法向矢量与径向矢量之间的夹角；r为啮合圆半径；a和b分别为椭圆发生器的半长轴、半短轴；[0010]然后，设定柔轮与刚轮的一个啮合范围，得到柔轮的齿廓曲线的计算数值，将这些数值点拟合在一起，就形成了柔轮齿廓曲线；[0011]再根据谐波啮合刚轮和柔轮齿廓之间的共轭关系，解下列方程得出刚轮齿廓的计算数值点，将这些点拟合在一起，就形成了刚轮齿廓的曲线；[0012][0013]得出上述计算数值点以及齿廓曲线后，利用齿形的对称性，得到柔轮和刚轮的完整齿形。4CN111400835A说明书2/9页[0014]对上述技术方案的进一步设计为：在固定坐标系XOY中，椭圆发生器的方程如下：[0015][0016]柔轮齿形的切向位移x2和法向位移y2的计算