CN113483074B - 一种谐波减速器 - Google Patents

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Abstract

一种谐波减速器，包括具有内齿的刚轮、具有外齿的柔轮和一个波发生器，柔轮设置在所述刚轮内部，波发生器设置在柔轮内部，波发生器为双波发生器，波发生器包括一个柔性轴承和套装在柔性轴承内孔中的凸轮，凸轮横截面外轮廓线由八段偏心圆弧顺次相内接相切连接而成，整体大致呈中心对称的类椭圆形，凸轮安装在柔性轴承内孔后，柔性轴承外圈变形后的外轮廓线也对应为八段偏心圆弧顺次相内接相切连接而成的结构。从而使得波发生器易于达到理想制造精度，能够保证转动灵活，并且使得刚轮和柔轮间齿形啮合平稳。

Description

一种谐波减速器
技术领域
本发明涉及减速器技术领域，尤其是涉及一种谐波减速器。
背景技术
传统的谐波减速器(Harmonic Drive，简称HD)通常是一种靠纯正的椭圆形波发生器使柔性齿轮产生可控的弹性形变波实现运动和动力传递的传动装置，因其具有体积小、扭矩大、定位精度高、振动小、抗冲击等诸多优点，目前广泛运用于芯片设备、机器人、机械手、数控设备、自动化设备、航空航天等领域。
但是早期的谐波减速器的齿形采用三角形齿形，制造难度大，传动精度低，目前市场上虽然大多采用渐开线或s形齿形，啮合率比早期的三角形齿有所改善，但啮合率仅能达到10％-20％，依然难以满足高精度谐波减速器的需要。
另外，现有技术中的谐波减速器通常采用传统的椭圆形波发生器，这也使得这种传动装置设计制造复杂、难度大，往往制造出的产品中，椭圆形波发生器在撑起柔轮时，无法实现被撑起的柔轮齿形与柔轮预先设计的齿形达到一致的要求；也就是说，目前的谐波减速器结构使得制造出的成品使得谐波减速器难以达到预期的制造精度，因此，需要一种适用于高精度谐波减速器制造的谐波减速器结构。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种谐波减速器。
本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种谐波减速器，包括具有内齿的刚轮、具有外齿的柔轮和一个波发生器，所述柔轮设置在所述刚轮内部，波发生器设置在柔轮内部，所述的波发生器为双波波发生器，波发生器包括一个柔性轴承和套装在柔性轴承内孔中的凸轮，波发生器在驱动装置的驱动下转动从而使柔轮产生弹性变形，并与刚轮相啮合以传递运动和动力，所述柔轮的外齿齿形为柱状双抛物线齿形，所述刚轮的内齿齿形为柔轮的共轭啮合包络轨迹线；所述的凸轮横截面外轮廓线由八段偏心圆弧顺次相内接相切连接而成，整体大致呈中心对称的类椭圆形，所述的八段偏心圆弧包括对称设置的两段短轴线上偏心圆弧、对称设置的两段长轴线上偏心圆弧和四段对称设置在相邻的短轴线上偏心圆弧与长轴线上偏心圆弧之间的轴线间偏心圆弧；所述短轴线上偏心圆弧的曲率中心位于短轴线上，长轴线上偏心圆弧的曲率中心位于长轴线上，轴线间偏心圆弧的曲率中心位于长轴线与短轴线交叉点附近，既不在短轴线上，也不在长轴线上，且轴线间偏心圆弧的曲率半径与柔性轴承内孔的半径相同，所述凸轮安装在柔性轴承内孔后，柔性轴承外圈变形后的外轮廓线也对应为八段偏心圆弧顺次相内接相切连接而成的结构。
所述凸轮的外轮廓线的确定方法为：
首先确定柔性轴承外圈变形后的外轮廓线，具体如下：
1)、确定柔性轴承外圈外圆半径R6和柔性轴承最大变形量e；柔性轴承最大变形量e由根据减速装置设计体积而购买的柔性轴承参数获得；
2)、轴线间偏心圆弧偏心距离R1和的轴线间偏心圆弧中心角θ的确定：
在0<R1≦e之间的范围内选取数值，作为轴线间偏心圆弧曲率中心的偏心距离R1；
选择轴线间偏心圆弧的半径等于柔性轴承的外圈外周半径R6；
选择轴线间偏心圆弧中心角θ：π/10<θ<π/2；
其中，轴线间偏心圆弧中心角指的是，轴线间偏心圆弧两端与自己曲率中心连线所呈夹角；
3)、短轴线上偏心圆弧中心角2γ的确定：
确定短轴线上偏心圆弧中心角2γ的数值，0<γ<π/18；其中，短轴线上偏心圆弧中心角2γ指的是，偏心圆弧两端与自己曲率中心连线所呈夹角；
4)、轴线间偏心圆弧曲率中心点E与波发生器中心0连线0E与y轴线所夹锐角ɑ的确定：
ɑ＝arctg(((π/2-θ-γ)sinγ)/(γcos(θ+γ)))
5)、短轴线上偏心圆弧半径R8的确定：R8＝R6+R1sinɑ/sinγ；
短轴线上偏心圆弧的偏心距离R19的确定：
R19＝R1sin(π-γ-ɑ)/sinγ；
6)、长轴线上偏心圆弧的确定；
长轴线上偏心圆弧中心角为偏心圆弧两端与自己曲率中心连线所呈夹角，长轴线上偏心圆弧中心角的一半为π/2-γ-θ；
长轴线上偏心圆弧半径为R5，R5＝R6-R1*cosα/cos(π/2-γ-θ)；
长轴线上偏心圆弧的偏心距离为R3；R3＝R1sinɑ+R1cosɑtg(γ+θ)，或R3＝R1sinɑ+(R6-R5)cos(π/2-γ-θ)；
7)、确定短半轴和长半轴：
确定长半轴R2：R2＝R5+R1*sinɑ+(R6-R5)cos(π/2-γ-θ)；
确定短半轴R9；R9＝R8-R19。
8)、利用关系式：R2-R9≦e进行验证，如果不满足该关系式，则重新择R1重复上述步骤，直到满足该关系式；
其中，R6＝L1/2π；
然后，将上述尺寸中的长轴线上偏心圆弧半径R5、轴线间偏心圆弧半径R6、短轴线上偏心圆弧半径R8、长半轴R2和短半轴R9的尺寸分别减去柔性轴承厚度R69得到凸轮法线方向相应的各偏心弧的曲率半径尺寸。
进一步地在刚轮与柔轮的同一端设有一个固定轴承，刚轮与固定轴承的外圈相连接，柔轮与固定轴承的内圈相连接。
轮外齿齿形的确定方法包括如下步骤：
1)、建立平面直角坐标系，首先使得柔轮中心O与坐标原点相重合，并且柔轮中心O与柔轮外齿齿根点G的连线OG与x轴重合；柔轮中心O与柔轮外齿齿顶点D的连线OD与x轴的夹角为π/n其中，n为齿数，π/n为齿分布角2π/n的一半；
将齿根点G所在的齿根抛物线称作抛物线1，齿顶点D所在的齿顶抛物线称作抛物线2，则抛物线1的方程为：
y2＝2p1(x-R7)；
其中，p1为抛物线1的焦距，R7为柔轮齿根圆半径；
将抛物线1和抛物线2的平滑相切弥合点设为C2(x2,y2)；弥合点C2(x2,y2)到OD线的垂点设为C1；抛物线1在弥合点C2(x2,y2)处切线K的斜率角设为β，
则：抛物线1在C2(x2,y2)点的切线方程为：y2y＝p1(x+x2-2R7)
弥合点C2(x2,y2)满足：R7＜x2＜R7+h；其中，h为齿高；
弥合点C2(x2,y2)切线K的斜率角为β：β＝arctg[p1/y2]；
弥合点C2(x2,y2)到垂点C1的距离C2 C1计算如下；
垂点C1到齿轮中心O的距离O C1计算如下：
然后，将抛物线1顺时针旋转π/n角时，抛物线1上的弥合点C2处切线K旋转后变为K1，K1的斜率角为：β-π/n；
当抛物线1和抛物线2旋转相同角度时，抛物线1上的弥合点C2与抛物线2上的弥合点C”2，始终是重合点；
将抛物线2顺时针旋转π/n角时，抛物线2的方程为：y2＝2p2(x-R7-h)，其中，p2为抛物线2的焦距，此时，抛物线2在弥合点C”2(x"2,y"2)的切线方程为：y"2y＝p2(x+x"2-2R7-2h)；
抛物线2上的弥合点C”2(x"2,y"2)切线K2的斜率角为：arctg(p2/y"2)，K2与K1相重合，故有：arctg(p2/y"2)＝β-π/n，因为β＝arctg[p1/y2]，所以arctg(p2/y"2)＝arctg(p1/y2)-π/n ①；
然后，选择p1,x2,p2中的任意两个值代入方程①，计算另一个值，当另一个值也满足以下条件，最终得到的p1,x2,p2代入抛物线1和抛物线2方程中，得到两个抛物线和弥合点坐标，双抛物线齿形设计完成：
抛物线1的焦距p1需满足在范围内；
抛物线2的焦距p2的绝对值需满足在范围内，p2的实际值是负数；x2需满足R7＜x2＜R7+h。
优选地，抛物线1的焦距p1为附近值；抛物线2的焦距p2的绝对值为附近值；x2为(2R7+h)/2附近值。
有益效果：
根据本发明，由于本发明柔轮的齿形采用双抛物线齿形，刚轮的内齿齿形为柔轮的共轭啮合包络轨迹线，从而柔轮外齿和刚轮内齿啮合顺畅，啮合率大大提高，可达到30％以上。(现有技术中采用三角形齿或者渐开线齿的啮合率为10％-15％。)，并可减小摩擦引起的发热量和磨损量，降低减速器的温升，配合本发明中采用八段圆弧内接相切平滑弥合连接而成的波发生器，使得谐波减速器易于达到预期制造精度和传递精度，能够保证转动灵活，刚轮和柔轮间齿形啮合更加平稳，提高传动扭矩的能力，延长谐波减速器的使用寿命。
下面结合实施例附图和具体实施例对本发明做进一步具体详细的说明。本申请文件中，当提到角度时，均为弧度制(单位是rad,均省略)下的角度值。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2图1的A-A示意图。
图3为本发明柔轮齿形示意图。
图4为图3中柔轮旋转后示意图。
图5为柔性轴承变形前状态示意图。
图6为凸轮装入柔性轴承的内圈中后柔性轴承的变形状态图(也是波发生器的示意图)。
图7为图6的简化示意图(图中仅保留了柔性轴承外圈外轮廓示意图)。
具体实施方式
如图1-图3所示，一种谐波减速器，包括具有内齿101的刚轮1、具有外齿201的柔轮2和一个波发生器，所述柔轮2设置在所述刚轮1内部，波发生器设置在柔轮2内部。
所述的波发生器为双波发生器，波发生器包括一个柔性轴承和一个套装在柔性轴承内孔中的凸轮3，波发生器在驱动装置的驱动下转动从而使柔轮2产生弹性变形，从而使柔轮2的外齿201与刚轮1的内齿101共轭啮合以传递运动和动力。
所述的凸轮横截面外轮廓线由八段偏心圆弧顺次相内接相切连接而成，整体大致呈中心对称的类椭圆形，所述的八段偏心圆弧包括对称设置的两段短轴线上偏心圆弧、对称设置的两段长轴线上偏心圆弧和四段对称设置在相邻的短轴线上偏心圆弧与长轴线上偏心圆弧之间的轴线间偏心圆弧，所述短轴线上偏心圆弧的曲率中心位于短轴线上，长轴线上偏心圆弧的曲率中心位于长轴线上，轴线间偏心圆弧的曲率中心位于长轴线与短轴线交叉点附近，且既不在短轴线上，也不在长轴线上，且轴线间偏心圆弧的曲率半径与柔性轴承内孔的半径相同，所述凸轮安装在柔性轴承内孔后，柔性轴承外圈变形后的外轮廓线也对应为八段偏心圆弧顺次相内接相切连接而成的结构，即波发生器的外轮廓线为为八段圆弧结构。
由于本发明中波发生器的相数为2(在传动过程中，波发生器转一周，柔轮上某点变形的循环次数称为相数或波数)，且波发生器外轮廓线为八段圆弧，因此本发明中的波发生器可称为两相八段圆弧波发生器。两相八段圆弧波发生器安装在柔轮2中，支撑柔轮2，柔轮2被两相八段圆弧波发生器滚动支撑压迫，迫使柔轮2与刚轮1的内齿101啮合；柔轮2的壁厚为Q(柔轮齿根最深部到柔轮内径的距离)，刚轮的内齿101的齿数s比柔轮2的外齿201的齿数n多2个或2的整数倍个。
本实施例中，如图1所示，所述柔轮2为薄壁杯型，在柔轮杯型所在端设有一个固定轴承，刚轮1与固定轴承的外圈8通过外圈安装螺栓5相连接，柔轮2的杯底与固定轴承的内圈7通过内圈安装螺栓6相连接。
谐波减速器的工作过程为：刚轮1不动(直接或间接固定安装在应用设备中相对固定的部件上)，电动机驱动输入轴转动从而带动凸轮3转动，柔轮2与凸轮3主动转动的方向相反，柔轮2的转动角速度ω1表达式为：ω1＝-(s-n)ω/n；其中，ω为凸轮3的转动角速度，其余参数参看上段内容解释，表达式中的-(s-n)/n项比值可定义为减速比。凸轮3可以是一个环状结构，套装在输入轴上并与输入轴固定连接(键连接等)；也可以，凸轮3与输入轴为一体制成的结构。本实施例附图中所示为前者的结构，图中未示意出输入轴。
如图5和图6所示，为了便于详细说明本发明，将波发生器放置在平面直角坐标系中进行说明。以两相八段圆弧波发生器的中心为坐标原点建立直角坐标系，两相八段圆弧波发生器的长轴(也称为长轴线)位于x轴线上、短轴(也称为短轴线)位于y轴线上(因此x轴线可以称为长轴线，y轴线可以称为短轴线))，x轴线和y轴线将两相八段圆弧波发生器划分成四个象限(第一～第四象限)且四个象限的外轮廓形状完全对称。
图5为本发明中凸轮3装入柔性轴承的内圈401中后柔性轴承的变形状态图。此时，柔性轴承外圈403的外轮廓与凸轮3的外轮廓形状相一致，包含八段圆弧，八段圆弧均偏离柔性轴承中心(与凸轮中心相重合，也是波发生器中心)设置，因此为八段偏心圆弧。整体呈中心对称的类椭圆形，八段偏心圆弧顺次为短轴线上偏心圆弧A1A、轴线间偏心圆弧AB、长轴线上偏心圆弧BB3、轴线间偏心圆弧B3A3、短轴线上偏心圆弧A3A2、轴线间偏心圆弧A2B2、长轴线上偏心圆弧B2 B1和轴线间偏心圆弧B1A1。
凸轮横截面外轮廓线通过以下方法进行确定：
首先确定柔性轴承外圈变形后的外轮廓线，具体如下：
1)、根据柔轮2的内周长L等于柔性轴承外圈403的外周长L1的原则确定柔性轴承变形后外轮廓线的长半轴OC和短半轴OA(或者OG)的之差值e(也即波发生器的最大变形量，波发生器的最大变形量也是柔性轴承的最大变形量---其等于柔性轴承变形量最大时的长半轴长减短半轴长的差)和柔性轴承外圈403的外周长L1。
2)、轴线间偏心圆弧偏心距离R1和的轴线间偏心圆弧中心角θ的确定：
在0<R1≦e之间的范围内选取数值，由本领域技术人员根据经验或总结公式确定，作为轴线间偏心圆弧曲率中心的偏心距离R1，图6中，轴线间偏心圆弧曲率中心点E到波发生器中心点O的距离即为R1；
选择轴线间偏心圆弧的半径等于柔性轴承的外圈外周半径R6，R6＝L1/2π；
选择轴线间偏心圆弧中心角θ：优选，π/10<θ<π/2；
其中，轴线间偏心圆弧中心角指的是，轴线间偏心圆弧两端与自己曲率中心连线所呈夹角，如图6中EA连线与EB连线的夹角即为θ；
3)、短轴线上偏心圆弧中心角2γ的确定：
确定短轴线上偏心圆弧中心角2γ的数值，优选，0<γ<π/18；其中，短轴线上偏心圆弧中心角2γ指的是，偏心圆弧两端与自己曲率中心连线所呈夹角，如图6所示，短轴线上偏心圆弧A1A的曲率中心位于y轴线上M点，MA连线与MA1连线夹角即为2γ；短轴线上偏心圆弧A1A与y轴线交于D，MA连线与MD连线的夹角为γ角；
MA1或MD或MA的长等于短轴线上偏心圆弧半径R8：
M点到波发生器中心O的距离，也即为短轴线上偏心圆弧的偏心距离为R19：
4)、轴线间偏心圆弧曲率中心点E与波发生器中心0连线0E与y轴线所夹锐角ɑ的确定：
ɑ＝arctg(((π/2-θ-γ)sinγ)/(γcos(θ+γ)))
5)、短轴线上偏心圆弧半径R8的确定：R8＝R6+R1sinɑ/sinγ；
短轴线上偏心圆弧的偏心距离R19的确定：
R19＝R1sin(π-γ-ɑ)/sinγ；
6)、长轴线上偏心圆弧的确定；
长轴线上偏心圆弧中心角为偏心圆弧两端与自己曲率中心连线所呈夹角。如图6所示，长轴线上偏心圆弧BB3与x轴线交于C点，点H为长轴线上偏心圆弧BB3的曲率中心，HB连线与HB3连线的夹角即为长轴线上偏心圆弧中心角，HB与HC之间的夹角为π/2-γ-θ；
HB或HC或HB3的长等于长轴线上偏心圆弧半径R5(本文所述圆弧半径指的是相应偏心圆弧对应的曲率半径)，
R5＝R6-R1*cosα/cos(π/2-γ-θ)；
点H与波发生器中心O的距离为R3，也即长轴线上偏心圆弧的偏心距离；R3＝R1sinɑ+R1cosɑtg(γ+θ)或R3＝R1sinɑ+(R6-R5)cos(π/2-γ-θ)
7)、确定短半轴和长半轴：
确定长半轴R2：R2＝R5+R1*sinɑ+(R6-R5)cos(π/2-γ-θ)；
图6中波发生器中心O与点C之间的连线即为短半轴R2。
确定短半轴R9；R9＝R8-R19。
8)、利用关系式：R2-R9≦e进行验证，如果不满足该关系式，则重新选择R1重复上述步骤，直到满足该关系式。
然后，将上述尺寸中的长轴线上偏心圆弧半径R5、轴线间偏心圆弧半径R6、短轴线上偏心圆弧半径R8、长半轴R2和短半轴R9的尺寸分别减去柔性轴承厚度R69(R69＝R6-R99，R99为柔性轴承内圈的内孔半径)得到凸轮3法线方向相应的各偏心弧的曲率半径尺寸。
采用本发明，当柔轮2工作在双波四段圆弧波发生器的同一段圆弧线时，柔轮2外齿形状态一直处于相同的弧线状态，也就是说，柔轮2始终处于相同的变形情况，这一特性为柔轮2的齿形设计加工及提高传动共轭啮合精度提供了新的方法和途径；与现有技术中，无法准确确定柔轮齿形的变形量，只能根据经验计算或估算及反复试制修正柔轮齿形的变形量相比，本发明只需要考虑相应段圆弧上柔轮2的变形和齿形变形的影响，因而能够使设计精准化，提高谐波减速器柔轮的齿形设计及加工精度，从而提高谐波减速器的传动精度和传动扭矩，并可降低震动噪声，减少发热，延长谐波减速器的使用寿命。
为了进一步提高谐波减速器的制造精度和传动精度，本实施例优选柔轮2的外齿齿形采用柱状双抛物线(包括齿根抛物线和齿顶抛物线，合称双抛物线)结构形式，刚轮的内齿为与柔轮外齿共轭啮合的齿形，如图3中所示。
柔轮上外齿按照相同的齿距P沿着柔轮外周均布设置，即柔轮2的外齿201齿高的中分点分布圆的周长除以柔轮2外齿201的齿数n为齿距P。
齿距P的选择范围优选在2.4(p1-p2)≤P≤4(p1-p2)范围内，柱状双抛物线外齿201的齿数n在30～500根数之间选取，其中p1、p2为柱状双抛物线外齿的两个焦距。优选该范围的理由为：齿数n如果大于500，在不考虑增大整个谐波减速器体积(也即不考虑增加柔轮2的外齿201齿高的中分点分布圆的周长)的前提下则需减小齿距P，当齿距过小致使齿距P≤2.4(p1-p2)时，则钢轮外齿齿厚过薄、齿顶过尖，外齿的强度会降低；如果柱状双抛物线外齿201的齿数2过少致使内齿齿距4(p1-p2)≤P时，则刚轮上相邻内齿中间距过大，谐波减速器传动比降低，不利于减速器小型化；柔轮外齿均布，齿距p在2.4(p1-p2)≤P≤4(p1-p2)范围内，则能够容易地获得高的减速比和较高的机械强度，而且还能够构成固有震动频率更高的高减速比的谐波减速器。
柔轮外齿双抛物线齿形设计方法如下：
建立平面直角坐标系，首先使得柔轮中心O与坐标原点相重合，并且柔轮中心O与柔轮外齿齿根点G的连线OG与x轴重合；柔轮中心O与柔轮外齿齿顶点D的连线OD与x轴的夹角为π/n(n为齿数，齿分布角为2π/n)，如图3。
将齿根点G所在的齿根抛物线称作抛物线1，齿顶点D所在的齿顶抛物线称作抛物线2，则抛物线1的方程为：
y2＝2p1(x-R7)；
其中，p1为抛物线1的焦距，R7为齿根圆半径；
将抛物线1和抛物线2的平滑相切弥合点设为C2(x2,y2)；弥合点C2(x2,y2)到OD线的垂点设为为C1；抛物线1在弥合点C2(x2,y2)切线K的斜率角设为β，
则：抛物线1在C2(x2,y2)点的切线方程为：y2y＝p1(x+x2-2R7)；
弥合点C2(x2,y2)满足：R7<x2<R7+h；其中，h为齿高；
弥合点C2(x2,y2)切线K的斜率角β：β＝arctg[p1/y2]；
弥合点C2(x2,y2)到垂点C1的距离C2 C1计算如下；
垂点C1到齿轮中心O的距离O C1计算如下：
然后，将抛物线1顺时针旋转π/n角时，如图4所示，抛物线1上的弥合点C2处的切线K旋转后变为切线K1，K1斜率角为：β-π/n；
当抛物线1和抛物线2旋转相同角度时，抛物线1上的弥合点C2与抛物线2上的弥合点C”2，始终是重合点；
将抛物线2顺时针旋转π/n角时，抛物线2的方程为：y2＝2p2(x-R7-h)，其中，p2为抛物线2的焦距，此时，抛物线2在弥合点C2”(x"2,y"2)的切线方程为：y"2y＝p2(x+x"2-2R7-2h)；
抛物线2上的弥合点C2”(x"2,y"2)切线K2的斜率角为：arctg(p2/y"2)，K2与K1相重合(K2图中未示意出)，
故有：arctg(p2/y"2)＝β-π/n，因为β＝arctg[p1/y2]，所以arctg(p2/y"2)＝arctg(p1/y2)-π/n ①
然后，选择p1,x2,p2中的任意两个值代入方程①，计算另一个值，当另一个值也满足以下条件，最终得到的p1,x2,p2代入抛物线1和抛物线2方程中，得到两个抛物线和弥合点坐标，双抛物线齿形设计完成：
抛物线1的焦距p1需满足在范围内，优选附近值；
抛物线2的焦距p2的绝对值需满足在范围内，优选附近值；p2的实际值是负数。
x2需满足R7<x2<R7+h，优选(2R7+h)/2附近值；
图3中GC2和C2D两段合成双抛物线半侧齿形。
需要说明的是，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种谐波减速器，包括具有内齿的刚轮、具有外齿的柔轮和一个波发生器，所述柔轮设置在所述刚轮内部，波发生器设置在柔轮内部，所述的波发生器为双波波发生器，波发生器包括一个柔性轴承和套装在柔性轴承内孔中的凸轮，波发生器在驱动装置的驱动下转动从而使柔轮产生弹性变形，并与刚轮相啮合以传递运动和动力，其特征在于：所述柔轮的外齿齿形为柱状双抛物线齿形，所述刚轮的内齿齿形为柔轮的共轭啮合包络轨迹线；所述的凸轮横截面外轮廓线由八段偏心圆弧顺次相内接相切连接而成，整体大致呈中心对称的类椭圆形，所述的八段偏心圆弧包括对称设置的两段短轴线上偏心圆弧、对称设置的两段长轴线上偏心圆弧和四段对称设置在相邻的短轴线上偏心圆弧与长轴线上偏心圆弧之间的轴线间偏心圆弧；所述短轴线上偏心圆弧的曲率中心位于短轴线上，长轴线上偏心圆弧的曲率中心位于长轴线上，轴线间偏心圆弧的曲率中心位于长轴线与短轴线交叉点附近，既不在短轴线上，也不在长轴线上，且轴线间偏心圆弧的曲率半径与柔性轴承内孔的半径相同，所述凸轮安装在柔性轴承内孔后，柔性轴承外圈变形后的外轮廓线也对应为八段偏心圆弧顺次相内接相切连接而成的结构。
2.根据权利要求1所述的一种谐波减速器，其特征在于：凸轮外轮廓线的确定方法为：
首先确定柔性轴承外圈变形后的外轮廓线，具体如下：
1)、确定柔性轴承外圈外圆半径R6和柔性轴承最大变形量e；柔性轴承最大变形量e由根据减速装置设计体积而购买的柔性轴承参数获得；
2)、轴线间偏心圆弧偏心距离R1和轴线间偏心圆弧中心角θ的确定：在0<R1≤e之间的范围内选取数值，作为轴线间偏心圆弧偏心距离R1，选择轴线间偏心圆弧的半径等于柔性轴承的外圈外周半径R6；
选择轴线间偏心圆弧中心角θ：π/10<θ<π/2；
其中，轴线间偏心圆弧中心角指的是，轴线间偏心圆弧两端与自己曲率中心连线所呈夹角；
3)、短轴线上偏心圆弧中心角2γ的确定：
确定短轴线上偏心圆弧中心角2γ的数值，0<γ<π/18；其中，短轴线上偏心圆弧中心角2γ指的是，偏心圆弧两端与自己曲率中心连线所呈夹角；
短轴线上偏心圆弧半径R8：R8＝R6+R1sinɑ/sinγ；
短轴线上偏心圆弧的偏心距离R19：R19＝R1sin(π-γ-ɑ)；
4)、轴线间偏心圆弧曲率中心点E与波发生器中心0连线0E与y轴线所夹锐角ɑ的确定：
ɑ＝arctg(((π/2-θ-γ)sinγ)/(γcos(θ+γ)))
5)、短轴线上偏心圆弧半径R8的确定：R8＝R6+R1sinɑ/sinγ；
短轴线上偏心圆弧的偏心距离R19的确定：
R19＝R1sin(π-γ-ɑ)/sinγ；
6)、长轴线上偏心圆弧的确定；
长轴线上偏心圆弧中心角为偏心圆弧两端与自己曲率中心连线所呈夹角，长轴线上偏心圆弧中心角的一半为π/2-γ-θ；
长轴线上偏心圆弧半径为R5，R5＝R6-R1*cosα/cos(π/2-γ-θ)；
长轴线上偏心圆弧的偏心距离为R3；R3＝R1sinɑ+R1cosɑtg(γ+θ)，或
R3＝R1sinɑ+(R6-R5)cos(π/2-γ-θ)；
7)、确定短半轴和长半轴：
确定长半轴R2：R2＝R5+R1*sinɑ+(R6-R5)cos(π/2-γ-θ)；
确定短半轴R9；R9＝R8-R19；
8)、利用关系式：R2-R9≤e进行验证，如果不满足该关系式，则重新选择R1重复上述步骤，直到满足该关系式；
其中，R6＝L1/2π；L1为柔性轴承外圈的外周长；
然后，将上述尺寸中的长轴线上偏心圆弧半径R5、轴线间偏心圆弧半径R6、短轴线上偏心圆弧半径R8、长半轴R2和短半轴R9的尺寸分别减去柔性轴承厚度R69得到凸轮法线方向相应的各偏心弧的曲率半径尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种谐波减速器，其特征在于：在刚轮与柔轮的同一端设有一个固定轴承，刚轮与固定轴承的外圈相连接，柔轮与固定轴承的内圈相连接。
4.根据权利要求1所述的一种谐波减速器，其特征在于：柔轮外齿齿形的确定方法包括如下步骤：
1)、建立平面直角坐标系，首先使得柔轮中心O与坐标原点相重合，并且柔轮中心O与柔轮外齿齿根点G的连线OG与x轴重合；柔轮中心O与柔轮外齿齿顶点D的连线OD与x轴的夹角为π/n其中，n为齿数，π/n为齿分布角2π/n的一半；
将齿根点G所在的齿根抛物线称作抛物线1，齿顶点D所在的齿顶抛物线称作抛物线2，则抛物线1的方程为：
y2＝2p1(x-R7)；
其中，p1为抛物线1的焦距，R7为柔轮齿根圆半径；
将抛物线1和抛物线2的平滑相切弥合点设为C2(x2,y2)；弥合点C2(x2,y2)到OD线的垂点设为C1；抛物线1在弥合点C2(x2,y2)处切线K的斜率角设为β，
则：抛物线1在C2(x2,y2)点的切线方程为：y2y＝p1(x+x2-2R7)；弥合点C2(x2,y2)满足：R7<x2<R7+h；其中，h为齿高；
弥合点C2(x2,y2)切线K的斜率角为β：β＝arctg[p1/y2]；
弥合点C2(x2,y2)到垂点C1的距离C2 C1计算如下；
垂点C1到齿轮中心O的距离O C1计算如下：
然后，将抛物线1顺时针旋转π/n角时，抛物线1上的弥合点C2处切K旋转后变为K1，K1的斜率角为：β-π/n；
当抛物线1和抛物线2旋转相同角度时，抛物线1上的弥合点C2与抛物线2上的弥合点C”2，始终是重合点；
将抛物线2顺时针旋转π/n角时，抛物线2的方程为：y2＝2p2(x-R7-h)，其中，p2为抛物线2的焦距，此时，抛物线2在弥合点C”2(x"2,y"2)的切线方程为：y"2y＝p2(x+x"2-2R7-2h)；
抛物线2上的弥合点C”2(x"2,y"2)切线K2的斜率角为：arctg(p2/y"2)，K2与K1相重合，故有：arctg(p2/y"2)＝β-π/n，因为β＝arctg[p1/y2]，所以arctg(p2/y"2)＝arctg(p1/y2)-π/n①；
然后，选择p1,x2,p2中的任意两个值代入方程①，计算另一个值，当另一个值也满足以下条件，最终得到的p1,x2,p2代入抛物线1和抛物线2方程中，得到两个抛物线和弥合点坐标，双抛物线齿形设计完成：
抛物线1的焦距p1需满足在范围内；
抛物线2的焦距p2的绝对值需满足在范围内，p2的实际值是负数；x2需满足R7＜x2＜R7+h。
5.根据权利要求4所述的一种谐波减速器，其特征在于：
抛物线1的焦距p1为附近值；抛物线2的焦距p2的绝对值为/>附近值；x2为(2R7+h)/2附近值。
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