一种波发生器凸轮的设计方法、波发生器及谐波减速器.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CN110222354A(43)申请公布日2019.09.10(21)申请号201910247641.X(22)申请日2019.03.29(71)申请人深圳市同川科技有限公司地址518000广东省深圳市宝安区福永街道福园一路润恒鼎丰高新产业园5栋2楼(72)发明人钟旭海沈晓龙(74)专利代理机构深圳市赛迪生知识产权代理事务所(特殊普通合伙)44559代理人王娟(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)F16H49/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图4页(54)发明名称一种波发生器凸轮的设计方法、波发生器及谐波减速器(57)摘要本发明提供了一种新的波发生器凸轮的设计方法，包含建立有限元模型、导入边界条件、分析计算、拟合等几个主要步骤，使用这种方法设计的凸轮外缘曲线符合通过这种方法计算出的曲线公式而不是标准椭圆，应用这种方法设计出的波发生器凸轮的谐波减速器，可以有效减少齿面磨损、波发生器下压以及窜动、异响等问题。CN110222354ACN110222354A权利要求书1/2页1.一种波发生器凸轮的设计方法，其特征在于：所述凸轮曲线的设计方法包括如下步骤：i.建立有限元模型通过根据波发生器凸轮需要应用的谐波减速器结构在有限元前处理器中建立有限元模型，该谐波减速器包括波发生器凸轮、柔轮和刚轮；ii.导入边界条件得到虚拟有限元模型后将其由有限元前处理器导入有限元分析程序，在有限元分析程序中建立相对谐波仿真模型，并建立相对应该的边界条件，建立谐波减速器各部件的相互关系；iii.分析在有限元分析程序中对已建立的模型进行分析和计算，得到各节点在不同时刻的全局坐标下实际齿面的运动情况，并提取出各齿面各节点在不同时刻下的全局坐标；iv.拟合将上一步骤中得到的各齿面各节点在不同时刻下的全局坐标导入数据运算和分析程序，分析柔轮和刚轮的干涉情况并拟合出凸轮形状，且查看是否符合啮合运动，如果符合则直接得出凸轮曲线；如果不符合，则由步骤i开始重新进行计算直到得出合适的凸轮曲线。2.根据权利要求1所述的波发生器凸轮设计方法，其特征在于：所述步骤i中所述的有限元前处理器为HYPERMESH。3.根据权利要求1所述的波发生器凸轮设计方法，其特征在于：所述步骤ii及步骤iii中所述的有限元分析程序为ABAQUS。4.根据权利要求1所述的波发生器凸轮设计方法，其特征在于：所述步骤iv中所述的数据运算和分析程序为MATLAB。5.根据权利要求3所述的波发生器凸轮设计方法，其特征在于：所述步骤iii包含隐式分析和显式分析两个步骤，隐式分析为在先步骤，其中隐式分析是在步骤ii中建立谐波减速器各部件的相互关系后，使用ABAQUS/Standard进行分析，得到变形后各部件的受力情况；显式分析是在隐式分析后，利用ABAQUS/Standard的重启动文件传递隐式分析中得到的各部件受力情况的数据到ABAQUS/Explicit中，对实际谐波减速器运动的边界条件进行设定，并计算出谐波实际运动的数据，得到谐波减速器各齿面相对运动的轨迹，然后提取出各齿面各节点在不同时刻下的全局坐标。6.根据权利要求1至5任一项所述的波发生凸轮设计方法，其特征在于：由步骤iv拟合的波发生器凸轮外缘曲线，符合下述公式：f(x)＝3.6212＊x^9-28.1508＊x^8+91.5581＊x^7-161.1011＊x^6+165.3094＊x^5-99.0079＊x^4+32.7613＊x^3-5.5219＊x^2+0.0262＊x+15.5062其中f(x)表示四份之一圆弧的弧长，x为角弧度。7.一种波发生器，包括凸轮及设于所述凸轮的外圈上的柔性轴承，其特征在于：所述凸轮的外缘曲线符合权利要求6所述的公式。8.一种谐波减速器，其特征在于：所述谐波减速器包括权利要求7所述的波发生器、柔轮以及刚轮，所述波发生器的柔性轴承至于所述柔轮内，所述柔轮与所述刚轮同轴设置，所2CN110222354A权利要求书2/2页述波发生器转动带动所述柔轮和刚轮相对转动，所述柔轮的外齿和所述刚轮的内齿相配合。3CN110222354A说明书1/4页一种波发生器凸轮的设计方法、波发生器及谐波减速器技术领域[0001]本发明涉及谐波减速器技术领域，更具体地说，涉及一种波发生器凸轮的设计方法、波发生器及谐波减速器。背景技术[0002]谐波减速器主要由波发生器、柔性齿轮、刚性齿轮三个基本构件组成。是一种靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。其应用学科：机械工程(一级学科)；传动(二级学科)；齿轮传动(三级学科)谐波齿轮传动减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减