CN104455316A - 一种具有β型齿形的谐波减速器齿轮及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有β型齿形的谐波减速器齿轮，包括柔轮与刚轮，并且都具有β型齿形，本发明能够满足任意谐波减速器齿轮的齿形要求，具有良好的共轭性能，并且刚性好、运转平稳。

Description

一种具有β型齿形的谐波减速器齿轮及其加工方法

技术领域

本发明属于机械工程中的齿轮传动装置领域，具体涉及一种具有β型齿形的谐波减速器齿轮及其加工方法。

背景技术

谐波减速器是一种利用行星齿轮进行传动的新型减速器，主要由波发生器、柔性齿轮以及刚性齿轮三个基本构件组成，靠波发生器使柔性齿轮产生可控弹性变形。当波发生器装入柔轮后，迫使柔轮的剖面由原先的圆形变为椭圆形，其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱离，周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器沿同一方向连续转动时，柔轮的变形不断改变，使柔轮与刚轮的啮合状态也不断改变，由啮入、啮合、啮出、脱离、再啮入......，如此周而复始地进行，从而实现柔轮相对于刚轮沿着波发生器相反的方向缓慢旋转，因此谐波减速器中所用的齿型为渐开线型。

虽然渐开线型的齿型技术成熟，加工与测量也十分方便；但是渐开线型的齿轮对于谐波减速器而言，其承载能力较低，具有一定缺陷。因此，研制出一种适用于谐波减速器，并且具有较高承载能力的齿型是本领域技术人员所急需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种具有β型齿形的谐波减速器齿轮及其加工方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有β型齿形的谐波减速器齿轮，谐波减速器齿轮包括柔轮以及刚轮；柔轮与刚轮的齿形都为β型。

其加工方法为：

(1)确定柔轮的齿形曲线：根据所选谐波减速器，根据其传动比以及柔轮内径要求，确定柔轮的初步模数；然后按照选定的样条曲线，形成一条连续的齿形曲线，作为柔轮的齿形曲线；

(2)获得柔轮的齿形参数曲线：

建立柔轮的坐标系，通过柔轮的齿形参数 $\left\{\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)=A_i{\mathrm{\λ}}^3+B_i{\mathrm{\λ}}^2+C_i\mathrm{\λ}+D_i\\ Y_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)=E_i{\mathrm{\λ}}^3+F_i{\mathrm{\λ}}^2+G_i\mathrm{\λ}+H_i\end{array}\right.,$ 获得柔轮的齿形参数曲线，并且使 $\stackrel{\→}{r_{\mathrm{Ri}}}=X_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\→}{i}+Y_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\→}{j};$

(3)确定柔轮的最佳齿廓曲线：

在柔轮的坐标系中求出柔轮的齿顶圆直径da₁，齿根圆直径df₁，分度圆直径d₁，齿顶厚Sa₁，刚轮齿根厚Sa₂，齿顶圆da2，齿根圆df₂，确定在柔轮的坐标系中，样条齿廓的区间范围；设最佳齿廓曲线的横坐标x：[Sa₁/2,(πm-Sa₂/2)]，纵坐标y：[0,(df₁+df₂-2d₁)/2]，通过曲线拟合，确定最佳齿廓曲线；

(4)确定刚轮的齿形曲线：

根据共轭原理，确定刚轮的齿形曲线：

所述θ为柔轮的Y1轴与波发生器的Y0轴的夹角；所述为柔轮的Y1轴与刚轮的Y2轴的夹角；所述φ为刚轮的Y2轴与波发生器的Y0轴的夹角；

(5)按照步骤(3)确定刚轮的最佳齿廓曲线；

(6)分别根据柔轮以及刚轮的最佳齿廓，对柔轮以及刚轮进行加工。

本发明提供了一种具有β型齿形的谐波减速器齿轮，其β型齿形利用连续曲线一次成型，有益效果为：(1)能够满足任意谐波减速器齿轮的齿形要求；(2)具有良好的共轭性能；(3)刚性好、运转平稳。

附图说明

图1、本发明中柔轮的齿形曲线；

图2、本发明中刚轮的齿形曲线。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明提供了一种具有β型齿形的谐波减速器齿轮，包括柔轮以及刚轮。柔轮与刚轮都具有β型齿形。

本发明的加工方法为：

(1)确定柔轮的齿形曲线：根据所选谐波减速器，根据其传动比以及柔轮内径要求，确定柔轮的初步模数；然后按照选定的样条曲线，形成一条连续的齿形曲线，作为柔轮的齿形曲线，如图1所示；

(2)获得柔轮的齿形参数曲线：

建立柔轮的坐标系，通过柔轮的齿形参数 $\left\{\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)=A_i{\mathrm{\λ}}^3+B_i{\mathrm{\λ}}^2+C_i\mathrm{\λ}+D_i\\ Y_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)=E_i{\mathrm{\λ}}^3+F_i{\mathrm{\λ}}^2+G_i\mathrm{\λ}+H_i\end{array}\right.,$ 获得柔轮的齿形参数曲线，并且使 $\stackrel{\→}{r_{\mathrm{Ri}}}=X_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\→}{i}+Y_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\→}{j};$

(3)确定柔轮的最佳齿廓曲线：

在柔轮的坐标系中求出柔轮的齿顶圆直径da₁，齿根圆直径df₁，分度圆直径d₁，齿顶厚Sa₁，刚轮齿根厚Sa₂，齿顶圆da2，齿根圆df₂，确定在柔轮的坐标系中，样条齿廓的区间范围；设最佳齿廓曲线的横坐标x：[Sa₁/2,(πm-Sa₂/2)]，纵坐标y：[0,(df₁+df₂-2d₁)/2]，通过曲线拟合，确定最佳齿廓曲线；

(4)确定刚轮的齿形曲线：

根据共轭原理，确定刚轮的齿形曲线，如图2所示；

所述θ为柔轮的Y1轴与波发生器的Y0轴的夹角；所述为柔轮的Y1轴与刚轮的Y2轴的夹角；所述φ为刚轮的Y2轴与波发生器的Y0轴的夹角；

(5)按照步骤(3)确定刚轮的最佳齿廓曲线；

(6)分别根据柔轮以及刚轮的最佳齿廓，对柔轮以及刚轮进行加工。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种具有β型齿形的谐波减速器齿轮，其特征在于：所述谐波减速器齿轮包括柔轮以及刚轮；所述柔轮与刚轮的齿形都为β型。

2.根据权利要求1所述的一种具有β型齿形的谐波减速器齿轮，其特征在于：其加工方法为：

(1)确定柔轮的齿形曲线：根据所选谐波减速器，根据其传动比以及柔轮内径要求，确定柔轮的初步模数；然后按照选定的样条曲线，形成一条连续的齿形曲线，作为柔轮的齿形曲线；

(2)获得柔轮的齿形参数曲线：

建立柔轮的坐标系，通过柔轮的齿形参数 $\left\{\begin{array}{c}{X}_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)=A_i{\mathrm{\λ}}^3+B_i{\mathrm{\λ}}^2+C_i\mathrm{\λ}+D_i\\ Y_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)=E_i{\mathrm{\λ}}^3+F_i{\mathrm{\λ}}^2+G_i\mathrm{\λ}+H_i\end{array}\right.,$ 获得柔轮的齿形参数曲线，并且使 $\stackrel{\→}{r_{\mathrm{Ri}}}=X_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\→}{i}+Y_{\mathrm{Ri}}\left(\mathrm{\λ}\right)\stackrel{\→}{j};$

(3)确定柔轮的最佳齿廓曲线：

在柔轮的坐标系中求出柔轮的齿顶圆直径da₁，齿根圆直径df₁，分度圆直径d₁，齿顶厚Sa₁，刚轮齿根厚Sa₂，齿顶圆da2，齿根圆df₂，确定在柔轮的坐标系中，样条齿廓的区间范围；设最佳齿廓曲线的横坐标x：[Sa₁/2,(πm-Sa₂/2)]，纵坐标y：[0,(df₁+df₂-2d₁)/2]，通过曲线拟合，确定最佳齿廓曲线；

(4)确定刚轮的齿形曲线：

根据共轭原理，确定刚轮的齿形曲线：

所述θ为柔轮的Y1轴与波发生器的Y0轴的夹角；所述为柔轮的Y1轴与刚轮的Y2轴的夹角；所述φ为刚轮的Y2轴与波发生器的Y0轴的夹角；

(5)按照步骤(3)确定刚轮的最佳齿廓曲线；

(6)分别根据柔轮以及刚轮的最佳齿廓，对柔轮以及刚轮进行加工。