一种用于谐波齿轮传动的双向共轭齿形设计方法.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CN108533715A(43)申请公布日2018.09.14(21)申请号201810691115.8(22)申请日2018.06.28(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人姜歌东王爽梅雪松邹创赵飞张弦张豪(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人贺建斌(51)Int.Cl.F16H55/08(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种用于谐波齿轮传动的双向共轭齿形设计方法(57)摘要一种用于谐波齿轮传动的双向共轭齿形设计方法，先通过参数方程表示柔轮顶段凸齿廓坐标，转换到刚轮坐标系，求解得柔轮顶段凸齿廓的理论共轭凹齿廓和凸齿廓的离散点坐标，通过最小二乘拟合，确定刚轮齿廓工作齿高，将拟合曲线段确定为刚轮底段凹齿廓和刚轮顶段凸齿廓，计算完成刚轮的齿形设计；然后利用参数方程表示刚轮顶段凸齿廓坐标，转换到柔轮坐标系，求解得到柔轮底段范围内的理论凹共轭齿廓的离散点坐标，通过最小二乘拟合，确定柔轮齿高，将拟合曲线确定为柔轮底段凹齿廓，计算得到柔轮工作齿廓；本发明直接得到具有双共轭和二次共轭现象的柔轮和刚轮齿廓，提高共轭接触面积和啮合区，减小齿面接触应力，增大谐波减速器的传动精度。CN108533715ACN108533715A权利要求书1/1页1.一种用于谐波齿轮传动的双向共轭齿形设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)首先根据谐波减速器的设计要求选定预设参数，预设参数包括柔轮内径、柔轮壁厚、节圆齿厚比和齿高系数等，用于确定柔轮顶段凸齿廓ST1的基本设计参数，并通过参数方程表示柔轮顶段凸齿廓ST1的坐标(x1(s),y1(s))；2)通过坐标变换将柔轮顶段凸齿廓ST1的坐标(x1(s),y1(s))转换到刚轮坐标系下，代入包络方程，通过数值计算求解得柔轮顶段凸齿廓ST1的理论共轭凹齿廓CT1和理论共轭凸齿廓CT2的离散点坐标；3)利用理论共轭凹齿廓CT1的离散点坐标，通过最小二乘拟合刚轮底段凹齿廓，调整拟合参数使理论共轭凹齿廓CT1的离散点都在拟合曲线的内侧，以保证不发生齿廓干涉；同理，利用理论共轭凸齿廓CT2的离散点坐标，通过最小二乘拟合得到拟合刚轮顶段凸齿廓，并调整拟合参数使理论共轭凸齿廓CT2离散点都在拟合曲线的外侧；根据刚轮的齿高系数，确定刚轮齿廓工作齿高范围，将刚轮齿高范围内的拟合曲线段分别确定为刚轮底段凹齿廓SA2和刚轮顶段凸齿廓ST2；4)根据刚轮底段凹齿廓SA2和刚轮顶段凸齿廓ST2计算其公切线段，将刚轮底段凹齿廓SA2、刚轮顶段凸齿廓ST2及其公切线段组合得到完整的刚轮工作齿廓；计算刚轮工作齿廓与刚轮齿根圆相切的过渡曲线，完成刚轮的齿形设计；5)利用参数方程表示刚轮顶段凸齿廓ST2的坐标(x2(s),y2(s))，通过坐标变换将刚轮顶段凸齿廓ST2的坐标(x2(s),y2(s))转换到柔轮坐标系下，代入包络方程，数值求解得到柔轮底段范围内的理论凹共轭齿廓CT3的离散点坐标；6)利用理论共轭凹齿廓CT3的离散点坐标，通过最小二乘拟合柔轮底段凹齿廓，调整拟合参数使理论凹共轭齿廓CT3的离散点都在拟合曲线的内侧，以保证不发生齿廓干涉；根据柔轮的齿高系数，确定柔轮齿高范围，将柔轮齿高范围内的拟合曲线确定为柔轮底段凹齿廓SA1；7)根据柔轮顶段凸齿廓ST1和柔轮底段凹齿廓SA1计算其公切线，将柔轮顶段凸齿廓ST1、柔轮底段凹齿廓SA1及其公切线段组合得到完整的柔轮工作齿廓；计算柔轮工作齿廓与柔轮齿根圆相切的过渡曲线，完成柔轮的齿形设计。2.根据权利要求1所述的一种用于谐波齿轮传动的双向共轭齿形设计方法，其特征在于：所述的一种用于谐波齿轮传动的双向共轭齿形设计方法适用于由齿根部分圆弧段和齿顶部分圆弧段构成的双圆弧齿廓，也适用于满足以下条件的非圆曲线齿形，即柔轮和刚轮的齿廓被节圆分为顶段和底段齿廓，其中顶段为凸齿廓，底段为凹齿廓。2CN108533715A说明书1/5页一种用于谐波齿轮传动的双向共轭齿形设计方法技术领域[0001]本发明涉及谐波减速器技术领域，具体涉及一种用于谐波齿轮传动的双向共轭齿形设计方法。背景技术[0002]谐波传动技术主要是利用柔性工作构件的弹性变形波来实现运动或动力传递，由于柔轮和刚轮之间存在齿数差，在波发生器转动过程中，柔轮与刚轮错齿运动，从而实现动力传递。谐波减速器中柔轮和刚轮的齿形对性能有着很大的影响。渐开线齿形由于工艺性较好，在谐波齿轮传动中得到广泛应用，但是渐开线齿廓不是共轭齿廓，在传动时柔轮齿廓与刚轮齿廓接触面较小，多数柔轮轮齿处在尖点啮合状态，不能达到最优的性能。选用共轭齿廓可以提高谐波减速器的寿命和传动性能。双圆弧齿形的工作