一種采用非干涉且大范圍嚙合齒廓的諧波齒輪裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及諧波齒輪裝置，尤其涉及一種采用非干涉且大范圍嚙合齒廓的諧波齒 輪裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 諧波齒輪傳動(dòng)是一種依靠柔性齒輪的彈性變形來傳遞力和運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方式。典型 的諧波減速器由柔輪、剛輪和波發(fā)生器三個(gè)元件組成。通常情況下，剛輪固定，波發(fā)生器為 橢圓構(gòu)件，安裝在柔輪內(nèi)部，迫使柔輪按照一定規(guī)律在長軸端產(chǎn)生徑向變形成為橢圓狀。當(dāng) 波發(fā)生器被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，迫使柔輪不斷產(chǎn)生變形，柔輪齒在變形過程中逐漸進(jìn)入剛輪齒間， 與剛輪齒發(fā)生嚙合，然后逐漸退出，直至完全脫開。藉此，波發(fā)生器不斷旋轉(zhuǎn)，柔輪齒不斷和 剛輪齒重復(fù)進(jìn)行嚙入、嚙合、嚙出、脫開的循環(huán)相互錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，這種錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)將波發(fā)生器的 輸入轉(zhuǎn)化為柔輪的輸出實(shí)現(xiàn)減速傳動(dòng)。
[0003] 為保證高質(zhì)量的傳動(dòng)性能，諧波齒輪需具有角度傳動(dòng)精度、強(qiáng)度、剛度等方面的卓 越性能，這些性能均與齒廓的選用有莫大關(guān)系。
[0004] 諧波齒輪最早時(shí)采用直線三角齒形，如專利號(hào)為US2906143的美國專利文獻(xiàn)1公 開的齒廓形狀，后來采用漸開線齒形，目前我國所用諧波齒輪仍是以漸開線齒廓為主，因?yàn)?漸開線齒形在工藝上發(fā)展得最為完善。然而，為了進(jìn)一步提高諧波齒輪的傳動(dòng)性能，日本提 出了一種基于曲線（曲面）幾何映射理論的IH齒形，如專利號(hào)為US4823638的美國專利文 獻(xiàn)2公開的齒廓形狀，目前日本的高性能諧波齒輪采用的都是這種IH齒形。但是，其齒形是 在假定柔輪和剛輪為齒條的情況下的近似設(shè)計(jì)，未考慮柔輪與剛輪在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中柔輪 齒廓會(huì)產(chǎn)生傾斜的情況，因此，傳動(dòng)中存在齒廓干涉現(xiàn)象。針對(duì)該缺陷，專利號(hào)為US5456139 的美國專利文獻(xiàn)3公開提出一種改善方法，但它只考慮了柔輪齒廓的傾斜現(xiàn)象，而未考慮 齒廓中性線上點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)改變的情況，因此，專利號(hào)為US5918508的美國專利文獻(xiàn)4做 了進(jìn)一步的改善。
[0005] 根據(jù)專利文獻(xiàn)4,其基于專利文獻(xiàn)2的基于曲線（曲面）的幾何映射理論，假定柔 輪和剛輪為齒條，然后根據(jù)柔輪相對(duì)剛輪的運(yùn)動(dòng)軌跡，即得到近似設(shè)計(jì)的齒廓。接著，考慮 到柔輪齒廓的傾斜現(xiàn)象和運(yùn)動(dòng)軌跡改變的情況，對(duì)近似設(shè)計(jì)的齒廓作進(jìn)一步修正，即得到 嚙合情況比較理想的齒廓。該齒廓在諧波齒輪傳動(dòng)過程中，處于嚙入和嚙出狀態(tài)時(shí)均保持 連續(xù)的正確接觸，并且不會(huì)產(chǎn)生齒形干涉，這樣，同時(shí)參與嚙合的齒數(shù)就會(huì)增加，嚙合范圍 大。因此，齒輪的傳動(dòng)性能，例如，傳動(dòng)精度、強(qiáng)度、剛度、使用壽命等性能，均有大幅提高。
[0006] 然而，專利文獻(xiàn)4依然存在不足，即其沒有將柔輪中性線（圓）上的模數(shù)與分度圓 上的模數(shù)區(qū)分開來，導(dǎo)致對(duì)柔輪相對(duì)剛輪的運(yùn)動(dòng)軌跡產(chǎn)生影響，對(duì)齒廓的傾斜現(xiàn)象也有影 響，從而對(duì)最終齒廓的獲得和齒輪的傳動(dòng)性能有重要影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種采用非干涉且大范圍嚙合 齒廓的諧波齒輪裝置，具有更為合理的齒廓并實(shí)現(xiàn)更好的齒廓嚙合性能。
[0008] 本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] -種采用非干涉且大范圍嚙合齒廓的諧波齒輪裝置，包括具有內(nèi)齒的剛輪、設(shè)置 在剛輪中并具有外齒的柔輪以及安裝在柔輪中的波發(fā)生器，內(nèi)齒和外齒嚙合，內(nèi)齒和外齒 的齒廓由下式獲得：
[0010] X= mg ? [0? 25JT-(土T )]-〇?25m ? (29-Sin2 9)-0? 5(gl-g2) (I)
[0011] y = 0? 5 ? m ? [1_cqs2 9]⑵
[0012] 其中，
[0013] rn = m ? ZF/2
[0014] mg = (2rn+t) / [ZF-2 (ha*+c*)]
[0015] gl = h ?
[0016] g2 = {0. 5 ? m ? [2 0 -sin2 0 ]-xN}+0. 5 ? tan 0 ? {yN-m[l-cos2 0 ]}
[0017] h = 0? 5 ? t+mg ? (ha*+c*)+f
[0018] f = 0? 5 ? m ? [l_cos2 9 ] -〇? 5 ? tan 9 ? {mg ? [0? 25 Jr - (± T ) ] -〇? 25m ? (2 9 -sin 29)}
[0019] ? = y + y
[0020]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用非干涉且大范圍嚙合齒廓的諧波齒輪裝置，包括具有內(nèi)齒的剛輪、設(shè)置在 剛輪中并具有外齒的柔輪以及安裝在柔輪中的波發(fā)生器，內(nèi)齒和外齒嚙合，其特征在于：內(nèi) 齒和外齒的齒廓由下式獲得：
式中，坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)置在齒廓中心線與分度圓的交點(diǎn)，坐標(biāo)系X軸與分度圓相切，坐標(biāo) 系Y軸則與齒廓中心線重合;m、mg、ZF、ha*、c*、rn、0、t依次分別為柔輪的中性線（圓） 模數(shù)、分度圓模數(shù)、齒數(shù)、齒根高系數(shù)、頂隙系數(shù)、中性線（圓）半徑、非變形端的轉(zhuǎn)角、輪緣 厚度；ZC為剛輪的齒數(shù)；T為齒厚變化系數(shù)，柔輪齒厚減小則式（1)中土號(hào)取正，剛輪齒厚 增大則式（1)中土號(hào)取負(fù)；gl為齒廓傾斜現(xiàn)象的修正項(xiàng)，g2為運(yùn)動(dòng)軌跡改變的修正項(xiàng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用非干涉且大范圍嚙合齒廓的諧波齒輪裝置，其特征在 于：外齒的齒數(shù)比內(nèi)齒的齒數(shù)少兩個(gè)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用非干涉且大范圍嚙合齒廓的諧波齒輪裝置，包括具有內(nèi)齒的剛輪、設(shè)置在剛輪中并具有外齒的柔輪以及安裝在柔輪中的波發(fā)生器，內(nèi)齒和外齒嚙合，內(nèi)齒和外齒的齒廓由下式獲得：x＝mg·[0.25π-(±τ)]-0.25m·(2θ-sin2θ)-0.5(g1-g2)，y＝0.5·m·[1-cos2θ]本發(fā)明具有更為合理的齒廓并實(shí)現(xiàn)更好的齒廓嚙合性能。
【IPC分類】F16H55-08, F16H55-17
【公開號(hào)】CN104819267
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510244297
【發(fā)明人】湯秀清, 莊劍毅
【申請(qǐng)人】廣州市昊志機(jī)電股份有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年5月13日