一种小型谐波减速器及其优化设计方法.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(10)申请公布号CNCN103615501103615501A(43)申请公布日2014.03.05(21)申请号201310548529.2(22)申请日2013.11.06(71)申请人中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所地址710054陕西省西安市太乙路189号(72)发明人龚荣文李忠涛赵亚妮代永波(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.F16H1/28(2006.01)F16H55/17(2006.01)F16H55/08(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书6页说明书6页附图3页附图3页(54)发明名称一种小型谐波减速器及其优化设计方法(57)摘要本发明一种小型谐波减速器优化设计方法，包括如下步骤，1）确定优化设计所需的计算参数，并得出优化设计的目标参数；2）确定计算参数和目标参数的取值范围，得到符合取值范围的目标参数解集；3）将符合取值范围的目标参数解集中的目标参数进行迭代循环筛选，得到最优目标参数；4）根据得到的最优目标参数以及其对应的计算参数，计算得出其他加工制造参数，进行小型谐波减速器的优化设计制造。本发明一种小型谐波减速器，包括相配合的刚轮、柔轮和采用双波凸轮结构的波发生器；其加工制造参数以上所述的优化设计方法计算得到。其通过加入修正系数，对关键参数进行优化设计调整，得到结构强度高，寿命长，能够实现加工制造的小型谐波减速器。CN103615501ACN10365ACN103615501A权利要求书1/2页1.一种小型谐波减速器优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤，1）确定优化设计所需的计算参数，并计算得出优化设计的目标参数；计算参数为齿轮齿高hn，柔轮壁厚S和柔轮变位系数x1；根据修正系数和已知的设计参数通过如下优化公式进行运算取值，hn=（1.8～2）m，S=（（75+Z1/4）Z1×m）/1000+ζ1×m，x1=1.25+S/m+ζ2，其中，m为齿轮模数，Z1为柔轮齿数，ζ1为扭矩修正系数，ζ2为柔轮齿形修正系数；利用计算参数计算得出若干目标参数，并组成目标参数解集；所述的目标参数为对应成组的柔轮变位系数x1和刚轮变位系数x2；2）确定计算参数和目标参数的取值范围，得到符合取值范围的目标参数解集；为了满足直径小于25mm的设计要求，得到柔轮壁厚S的取值范围为1.2～1.5m，m为齿轮模数；为了保证工作压力角小于28度，得到x1的取值范围为2.45～3.5；为了满足实现加工的要求，x2的取值范围为x1+（1～1.2）；3）将符合取值范围的目标参数解集中的目标参数进行迭代循环筛选，得到最优目标参数；所述的目标参数分别迭代到标准谐波减速器的设计方法中，利用约束条件和仿真模拟得出最优目标参数，所述的最优目标参数为对应成组的最优柔轮变位系数X1和最优刚轮变位系数X2；4）根据得到的最优目标参数以及其对应的计算参数，计算得出其他加工制造参数，进行小型谐波减速器的优化设计制造。2.根据权利要求1所述的一种小型谐波减速器优化设计方法，其特征在于，所述的扭矩修正系数ζ1表示为ζ1=T/(mZ1)，柔轮齿形修正系数ζ2表示ζ2=T/(2Z1)；其中，T为输出力矩，m为齿轮模数，Z1为柔轮齿数。3.根据权利要求1所述的一种小型谐波减速器优化设计方法，其特征在于，所述的约束条件包括如下六个条件，a.啮合齿轮齿顶弧长不小于0.4m，m为齿轮模数；b.插齿刀所能加工的条件，保证不发生刚轮顶切；c.齿轮啮入或啮出瞬时不发生齿顶干涉；d.任意位置不发生齿廓重迭干涉；e.不发生过渡曲线干涉；f.满足最小侧隙要求，允许在曲线最低点存在小于0.005mm的轻度干涉。4.根据权利要求3所述的一种小型谐波减速器优化设计方法，其特征在于，所述的齿轮啮入或啮出瞬时不发生齿顶干涉需要满足2CN103615501A权利要求书2/2页其中，为柔轮的齿顶坐标角，为刚轮的齿顶坐标角，C点为理论上柔轮中心线与变形后柔轮中心线的交点，以齿轮径向为XOY轴向为Z建立坐标系；C点发生变形的实际坐标角为φe柔轮齿顶与刚轮齿顶坐标重合时，未变形原始曲线上C点的坐标，v为变形后C点的切向位移，柔轮的中心线半径为rm=Rzw+S/2，Rzw为柔轮轴承外圆直径，S为柔轮壁厚，sa1为柔轮齿顶厚，ea2为刚轮齿槽宽，Z1为柔轮齿数，Z2为刚轮齿数，μ为刚轮齿槽中心线与OC连线的夹角，ra1为柔轮齿形齿顶高，ra2为刚轮齿形齿顶高，w为发生器波高，αa1为工作压力角。5.根据权利要求3所述的一种小型谐波减速器优化设计方法，其特征在于，所述的任意位置不发生齿廓重迭干涉需要满足如下条件，柔轮啮合面齿廓上某点k1在坐标系（X,O,Y）