一种正弦波发生器的设计方法、正弦波发生器和存储介质技术

本发明专利技术提供了一种正弦波发生器的设计方法、正弦波发生器和存储介质，属于谐波减速器技术领域。它解决了现有谐波减速器的传动性能不足等问题。本谐波减速器的正弦波发生器设计方法，包括S1：确定正弦波凸轮的长半轴长R

【技术实现步骤摘要】
一种正弦波发生器的设计方法、正弦波发生器和存储介质


[0001]本专利技术属于谐波减速器
，涉及一种正弦波发生器的设计方法、正弦波发生器和存储介质。

技术介绍

[0002]谐波减速器主要由波发生器、柔性齿轮、柔性轴承、刚性齿轮四个基本构件组成，是一种靠波发生器装配上柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。柔性齿轮简称为柔轮，刚性齿轮简称为刚轮。通常情况下，刚轮固定，波发生器安装在柔轮内部，波发生器旋转时迫使柔轮不断产生变形，柔轮齿在变形过程中不断与刚轮齿发生错齿啮合，这种错齿运动将波发生器的输入转化为柔轮的输出，实现减速传动。
[0003]波发生器是柔轮齿运动全周控制的构件，波发生器的曲线形状决定了柔轮的受力状态以及谐波齿轮的啮合特性。目前国内的双波谐波减速器常采用椭圆凸轮波发生器，由于椭圆凸轮波发生器具有变形控制方便、柔轮应力较小、加工简单等优点，而被广泛使用，同时也导致比椭圆凸轮波发生器更优的波发生器较少被研究。为了突破椭圆凸轮波发生器的设计，进一步提高谐波减速器的传动性能，新的波发生器有待开发。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种谐波减速器的正弦波发生器设计方法、正弦波发生器和存储介质，解决的技术问题是如何提高谐波减速器的传动性能。
[0005]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：
[0006]一种谐波减速器的正弦波发生器设计方法，谐波减速器包括柔性轴承、柔轮和刚轮，所述正弦波发生器为正弦波凸轮，
[0007]其特征在于，正弦波发生器的设计方法包括以下步骤：
[0008]S1：确定正弦波凸轮的长半轴长R
ta
，初定正弦波凸轮的径向变形量w0和基圆半径r
m
＝R
ta
‑
w0；
[0009]S2：建立正弦波凸轮曲线方程：
[0010][0011]其中，θ为正弦波凸轮的角度变量，0≤θ≤2π，c为谐波减速器的波数；
[0012]S3：计算柔性轴承内圈内侧面周长S
Z
＝π
×
d
Z
+S0，其中，d
Z
为柔性轴承内圈内径，S0为柔性轴承内圈内侧面周长过盈量；
[0013]S4：将正弦波凸轮的基圆半径r
m
＝R
ta
‑
w0和径向变形量w0带入步骤S2中的正弦波凸
轮曲线方程，并通过微积分法计算正弦波凸轮周长S
T
；
[0014]S5：计算周长差值ΔS＝S
T
‑
S
Z
，并以ΔS≤ε为判断条件，进行循环比较运算，当不满足条件时将w0赋值为w0+δ，重复步骤S4和S5，直到满足条件后进行步骤S6，同时得到正弦波凸轮径向变形量的修正值w
0x
，其中，ε为设定的正弦波凸轮周长与柔性轴承内圈内侧面周长之间的最大误差，δ为径向变形量的修正量，w
0x
为w0最后一次赋值的值；
[0015]S6：计算修正后正弦波凸轮的基圆半径r
mx
＝R
ta
‑
w
0x
；
[0016]S7：将w
0x
和r
mx
带入步骤S2中的正弦波凸轮曲线方程中，并绘制出最终的正弦波凸轮曲线。
[0017]柔轮套装在柔性轴承的外侧，柔轮的内侧面与柔性轴承外圈的外侧面贴靠，柔性轴承套装在正弦波发生器的外侧。通过上述设计方法生成的正弦波凸轮中，以ΔS≤ε为判断条件对正弦波凸轮的基圆半径和径向变形量进行修正，保证了正弦波凸轮外侧面周长与柔性轴承内圈内侧面周长的误差值不会超过ε，使正弦波凸轮的外侧面与柔性轴承内圈的内侧面形成很好的贴合状态，结合正弦波凸轮曲线是利用上述的正弦波凸轮曲线方程修正和绘制而成，当正弦波发生器转动时则能够通过柔性轴承精确地驱动柔轮使柔轮齿与刚轮齿精确啮合。
[0018]在双波谐波减速器中，在相同周长和相同长半轴长的情况下，正弦波凸轮长轴端两侧的凸曲曲率比椭圆凸轮长轴端两侧的凸曲曲率更小，使得采用正弦波凸轮的谐波减速器中柔轮与钢轮的啮合齿重合度比采用椭圆凸轮的谐波减速器更大，最终使得谐波减速器的传动精度和扭转刚度更高；而正弦波凸轮短轴端两侧的凸曲曲率比椭圆凸轮短轴端两侧的凸曲曲率更大，这使得柔轮齿能够更快离开啮合区，更加符合谐波传动特征。另外，随着谐波减速器的波数c取值的不同，还能够设计出除双波以外的其他多波发生器，使波发生器设计方便。同样的，三波谐波减速器采正弦波凸轮时也能够提高传动精度和扭转刚度。因此，通过上述方法设计出的正弦波凸轮能够提高谐波减速器的传动性能。
[0019]在上述的谐波减速器的正弦波发生器设计方法中，在步骤S1中，正弦波凸轮的长半轴长初定的正弦波凸轮径向变形量w0为W
r0
，W
r0
为柔轮径向变形量,r
x
为柔性轴承径向总隙。
[0020]采用公式计算正弦波凸轮的长半轴长能够保证柔轮的内侧面与柔性轴承外圈外侧面贴合紧密，柔性轴承内圈内侧面与正弦波凸轮的外侧面贴合紧密，提高了传动链的精确性，有利于提高谐波减速器的传动性能。
[0021]在上述的谐波减速器的正弦波发生器设计方法中，在步骤S5中，δ＜ε≤0.001mm。这样可以保证正弦波凸轮外表面的设计精度，保证正弦波凸轮外表面与柔性轴承内圈内表面的贴合度，提高谐波减速器的传动性能。
[0022]在上述的谐波减速器的正弦波发生器设计方法中，在步骤S5中，ε＝0.001mm，δ＝0.0005mm或δ＝0.0004mm。这样可以保证正弦波凸轮外表面的设计精度，保证正弦波凸轮外表面与柔性轴承内圈内表面的贴合度，提高谐波减速器的传动性能。
[0023]在上述的谐波减速器的正弦波发生器设计方法中，在步骤S2中，c＝2或c＝3。当c＝2时，正弦波凸轮为双波凸轮，当c＝3时，正弦波凸轮为三波凸轮，可以满足大多数谐波减
速器的设计使用。
[0024]在上述的谐波减速器的正弦波发生器设计方法中，在步骤S5中，循环比较次数N
c
≤3000。这样可以保证正弦波凸轮曲线的精度要求。
[0025]在上述的谐波减速器的正弦波发生器设计方法中，还包括步骤S8：将步骤S7中绘制而成的正弦波凸轮曲线保存为SCR格式的脚本文件。利用SCR格式的脚本文件可实现软件之间的数据导入和导出，方便设计的进行。
[0026]在上述的谐波减速器的正弦波发生器设计方法中，还包括步骤S9：将步骤S8中生成的SCR格式脚本文件在制图软件中打开，生成并保存为制图软件的DXF或DWG格式文件。DXF或DWG格式文件可关联到机床上实现机床加工。
[0027]一种正弦波发生器，其特征在于，正弦波发生器为由上述设计方法生成的正弦波凸轮。本正弦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐波减速器的正弦波发生器设计方法，谐波减速器包括柔性轴承(3)、柔轮和刚轮，所述正弦波发生器为正弦波凸轮，其特征在于，正弦波发生器的设计方法包括以下步骤：S1：确定正弦波凸轮的长半轴长R
ta
，初定正弦波凸轮的径向变形量w0和基圆半径r
m
＝R
ta
‑
w0；S2：建立正弦波凸轮曲线方程：其中，θ为正弦波凸轮的角度变量，0≤θ≤2π，c为谐波减速器的波数；S3：计算柔性轴承(3)内圈内侧面周长S
Z
＝π
×
d
Z
+S0，其中，d
Z
为柔性轴承(3)内圈内径，S0为柔性轴承(3)内圈内侧面周长过盈量；S4：将正弦波凸轮的基圆半径r
m
＝R
ta
‑
w0和径向变形量w0带入步骤S2中的正弦波凸轮曲线方程，并通过微积分法计算正弦波凸轮周长S
T
；S5：计算周长差值ΔS＝S
T
‑
S
Z
，并以ΔS≤ε为判断条件，进行循环比较运算，当不满足条件时将w0赋值为w0+δ，重复步骤S4和S5，直到满足条件后进行步骤S6，同时得到正弦波凸轮径向变形量的修正值w
0x
，其中，ε为设定的正弦波凸轮周长与柔性轴承(3)内圈内侧面周长之间的最大误差，δ为径向变形量的修正量，w
0x
为w0最后一次赋值的值；S6：计算修正后正弦波凸轮的基圆半径r
mx
＝R
ta
‑
w
0x
；S7：将w
0x

【专利技术属性】
技术研发人员：张文甫，
申请(专利权)人：浙江如川谐波传动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：