【技术实现步骤摘要】
轻质高承载减速器、减速器齿轮及其仿骨构造生成方法
本专利技术涉及仿生机器人领域，尤其涉及一种轻质高承载减速器、减速器齿轮及其仿骨构造生成方法。
技术介绍
目前国内外，机器人(特别是仿生机器人)用减速器需要同时满足轻质、高承载耐冲击、高精度高效率传动三方面使用需求。现有技术中主要包含3类不同结构原理的减速器：谐波类减速器虽具有轻质优点，但耐冲击和高效传动等方面严重不足；摆线类减速器(如RV减速器)虽耐冲击、传动精度高，但其自重同比过重；行星齿轮类减速器高精度高效率传动方面优势突出，轻质特性方面优于摆线类减速器，但劣于谐波类减速器，高承载耐冲击方面优于谐波类减速器，但劣于摆线类减速器。现有技术中的减速器，不管是谐波类减速器、摆线类减速器或行星齿轮类减速器，少有对齿轮进行轻质、高承载耐冲击优化设计。另外，目前国内外基于金属3D打印工艺的结构件轻量化、高承载优化设计方法，都是针对被优化结构件的支撑连接部位均固定不变的静态或准静态载荷的使用工况，一般只把基体的支撑强度和支撑韧性纳入优化设计的初始条件或优化目标。而在类似...
【技术保护点】
1.一种机器人用减速器齿轮，其特征在于，所述减速器齿轮包括：外轮廓层和被所述外轮廓层包覆的网状多孔基层，所述外轮廓层包括安装面层、齿面层和连接面层，所述连接面层连接在所述安装面层和齿面层之间并与所述安装面层和齿面层一起构成完整齿轮外轮廓；/n所述安装面层、齿面层和连接面层为密实构造；/n所述网状多孔基层位于所述外轮廓层形成的腔体内，所述网状多孔基层内具有呈多孔网架结构的纤维小梁。/n
【技术特征摘要】
1.一种机器人用减速器齿轮，其特征在于，所述减速器齿轮包括：外轮廓层和被所述外轮廓层包覆的网状多孔基层，所述外轮廓层包括安装面层、齿面层和连接面层，所述连接面层连接在所述安装面层和齿面层之间并与所述安装面层和齿面层一起构成完整齿轮外轮廓；
所述安装面层、齿面层和连接面层为密实构造；
所述网状多孔基层位于所述外轮廓层形成的腔体内，所述网状多孔基层内具有呈多孔网架结构的纤维小梁。
2.根据权利要求1所述的减速器齿轮，其特征在于，各纤维小梁沿其轴线上各点的粗细和各纤维小梁的空间排列连接关系按照齿轮理想工况载荷谱所产生的空间应力曲线确定。
3.根据权利要求1所述的减速器齿轮，其特征在于，
所述网状多孔基层的纤维小梁分隔出的彼此贯通的梁间多孔空腔，至少部分多孔空腔内填充有韧性软体材料。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的减速器齿轮，其特征在于，所述安装面层为齿轮在减速器中的支撑固定连接面，所述齿面层为减速器齿轮间相互啮合传递旋转运动和转矩的作用面；所述安装面层和齿面层各自不同局部点部位的厚度按照齿轮理想工况的承受力和转矩载荷确定。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的减速器齿轮，其特征在于，所述安装面层的结构形式为轴孔配合的圆形孔状、花键孔状、矩形键孔状或正多边形孔状；所述齿面层的结构形式为渐开线齿形或摆线齿形。
6.根据权利要求2所述的减速器齿轮，其特征在于，所述网状多孔基层是通过利用3D打印方式打印的采用如下步骤构建的网状多孔基层结构而形成的：
根据安装面层和齿面层各不同局部点部位的力和转矩的综合载荷谱，换算出网状多孔基层被安装面层和齿面层包覆的包覆面的综合载荷谱；
以所述包覆面的综合载荷谱作为网状多孔基层优化设计的载荷边界条件，在保证力和力矩传递支撑强度的前提下，以轻量化为优化目标，通过有限元拓扑结构优化方法，得出网状多孔基层的空间应力谱；
基于网状多孔基层的空间应力谱进行网状多孔基层内部各空间点相应的材料分布设计，在网状多孔基层内部分配材料的各空间点构成纤维小梁，并基于分配了材料的空间点确定每段纤维小梁沿轴线上各点的粗细和各段纤维小梁的空间排列连接，由网状多孔基层内部没有被分配材料的各空间点构成梁间多孔空腔。
7.根据权利要求1至3中任意一项所述的减速器齿轮，其特征在于，
所述安装面层、齿面层和连接面层采用自熔合金粉末或丝材通过熔融涂覆或熔融沉积工艺和轮廓精加工工艺制成；
所述网状多孔基层采用自熔合金粉末或丝材利用3D打印工艺制成。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄强，范徐笑，黄日成，黄高，廖静平，余张国，刘兴中，左昱昱，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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