[发明专利]一种高强度柔轮扭转曲面的优化方法、柔轮及谐波减速器

说明书

本发明涉及一种高强度柔轮扭转曲面的优化方法、柔轮及谐波减速器，计算出扭转曲面的曲率半径，柔轮包括齿圈段和法兰段，所述齿圈段与法兰段的中心轴重合，所述齿圈段与法兰段之间通过光滑曲线过渡段相连；所述光滑曲线过渡段上述优化方法得出，所述光滑曲线过渡段与所述齿圈段和法兰段之间连续平滑过渡，所述光滑曲线过渡段的曲率半径大于所述柔轮啮合半径的1/4。谐波减速器包括上述柔轮。本发明通过设置大曲率半径的光滑曲线过渡段，增加了柔轮的刚性，改善了柔轮的振动性能，避免了应力在柔轮某一处集中，有利于提高柔轮使用寿命，有利于提高谐波减速器的可靠性。

技术领域

本发明涉及谐波齿轮减速器技术领域，尤其是指一种大曲率半径曲线轮廓的柔轮及谐波减速器。

背景技术

承载能力高，传动比大，体积小、传动平稳且传动精度高等这些独特优点，使得谐波减速器广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业。

谐波减速器主要由刚轮、柔轮、波发生器三个基本部件构成，其传动是依靠柔轮的弹性形变来实现柔轮与刚轮齿的啮合传动。参照图1所示，柔轮的法兰与筒壁部分之间垂直连接，由于波发生器将柔轮两端撑开，通过波发生器不断的旋转使得柔轮不断产生形变，在齿圈不断形变的同时筒壁与法兰的连接部应力集中，因此现有技术中将该处设计为倒圆角，以分散应力防止应力集中，同时外形美观手感舒适。但柔轮该处受力较大，普通的倒圆角不能解决应力集中的问题，且这个部位壁厚十分薄，限制了柔轮的刚性提升，通常的柔轮断裂也出现在这个部位，影响了谐波减速器的正常使用，增加其维护成本。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中柔轮在工作过程中齿圈段和法兰段之间直角连接易损坏的缺陷，提供一种高强度柔轮扭转曲面的优化方法、柔轮及谐波减速器，避免应力在扭转曲面集中，提高柔轮刚性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高强度柔轮扭转曲面的优化方法，包括如下步骤：

确定柔轮齿圈段和法兰段的位置；

根据齿圈段和法兰段相对的两端的垂线距离，计算平滑连接两端的圆弧的极限曲率半径，得到连接齿圈段和法兰段的扭转曲面的最小曲率半径；

根据上述曲率半径设计连接曲面，拟合连接曲面两端与齿圈段和法兰段端部之间的光滑连接面；

将上述步骤中得到的连接面与连接曲面组合形成连接齿圈段和法兰段的扭转曲面。

在本发明的一个实施例中，扭转曲面与齿圈段和法兰段共同形成的曲线轮廓满足三次样条插值函数。

本发明还提供一种柔轮，包括齿圈段和法兰段，所述齿圈段与法兰段的中心轴重合，所述齿圈段与法兰段之间通过光滑曲线过渡段相连；

所述光滑曲线过渡段根据上述的优化方法得出，所述光滑曲线过渡段与所述齿圈段和法兰段之间连续平滑过渡，所述光滑曲线过渡段的曲率半径大于所述柔轮啮合半径的1/4。

在本发明的一个实施例中，所述光滑曲线过渡段一端设置有与所述法兰段连接的第一直线段。

在本发明的一个实施例中，所述第一直线段的长度小于所述光滑曲线过渡段高度的一半。

在本发明的一个实施例中，所述第一直线段与所述光滑曲线过渡段厚度相同。

在本发明的一个实施例中，所述光滑曲线过渡段另一端设置有与所述齿圈段连接的第二直线段。

在本发明的一个实施例中，所述第二直线段的长度小于所述光滑曲线过渡段和齿圈段总长的1/3。

在本发明的一个实施例中，所述第二直线段为内径与所述齿圈段相同的锥形，所述第二直线段的厚度沿所述圆弧过渡段向齿圈段逐渐增加。