[发明专利]谐波传动系统动力学模型的建立方法、装置及存储介质

说明书

本发明涉及一种谐波传动系统动力学模型的建立方法、装置及计算机可读存储介质，所述方法包括以下步骤：获取谐波传动系统的单个啮入区间内柔性轴承径向位移、波发生器转速、运动学误差、等效啮合角及啮合刚度；确定谐波传动系统柔性轴承的总径向位移；确定偏心误差；根据所述总径向位移、偏心误差及构件间径向受力关系确定谐波传动系统径向动力学方程，根据所述柔轮轮齿与刚轮轮齿啮合引起的切向受力关系确定谐波传动系统切向动力学方程，根据柔轮轮齿和刚轮轮齿在啮合方向的受力关系确定动态啮合力方程。本发明提供的方法，建立谐波传动系统动力学模型，考虑了谐波传动系统内部构件以及构件间的相互关系，提高了动力学模型的精准度。

技术领域

本发明涉及谐波传动系统技术领域，尤其涉及一种谐波传动系统动力学模型的建立方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

谐波传动系统具有传动比大、体积小、重量轻、承载能力高、传动效率高、传动精度高等优点，在机器人，雷达，卫星，机床以及航天航空等领域广泛应用。谐波传动系统主要由三大部件组成，柔轮，刚轮，波发生器，是一种依靠柔轮弹性变形来传递力和运动的传动方式。谐波传动系统会在工作状态下会出现一些难以预料的动态特性，直接影响自身的动态性能，同时作为关键的传动部件，其性能可能对设备的制造或者精度有很大的影响。因此对谐波传动系统进行动力学建模来研究其动态特性有重要意义。

谐波传动系统表现出来的非线性动力学特性引起了很多学者的研究，但他们的大多数人建立动力学模型都只是把谐波传动系统整体看成一个黑匣子，并不能获知其内部构件以及构件间的相互关系。因此这样的模型不能对谐波系统内部结构进行改善来提高系统的动态性能。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种谐波传动系统动力学模型的建立方法、装置及计算机可读存储介质，用以解决现有动力学模型中因为忽略谐波传动系统内部构件以及构件间的相互关系而使得其精准度较低的问题。

本发明提供一种谐波传动系统动力学模型的建立方法，包括以下步骤：

S1、获取谐波传动系统的单个啮入区间内柔性轴承径向位移、波发生器转速、运动学误差、等效啮合角及啮合刚度；

S2、根据所述单个啮入区间内柔性轴承径向位移及波发生器转速确定谐波传动系统柔性轴承的总径向位移，根据所述运动学误差及等效啮合角确定偏心误差；

S3、根据所述总径向位移、偏心误差及构件间径向受力关系确定谐波传动系统径向动力学方程，根据所述柔轮轮齿与刚轮轮齿啮合引起的切向受力关系确定谐波传动系统切向动力学方程，根据柔轮轮齿与刚轮轮齿在啮合方向的受力关系确定动态啮合力方程。

进一步地，根据所述单个啮入区间内柔性轴承径向位移及波发生器转速确定谐波传动系统柔性轴承的总径向位移，具体包括：通过波发生器转角、总径向位移与时间的关系表达式，确定柔性轴承的总径向位移，所述波发生器转角、总径向位移与时间的关系表达式为其中，N为谐波传动系统的传动比，w为波发生器转速，y_m为单个啮入区间内柔性轴承径向位移离，y₁为谐波传动系统柔性轴承的总径向位移。

进一步地，根据所述运动学误差及等效啮合角确定偏心误差，具体包括：根据所述运动学误差、等效啮合角及偏心误差公式确定偏心误差，所述偏心误差公式为e＝θ_chr_c/tanα，θ_ch为运动学误差，r_c为刚轮的半径，α为等效啮合角。