谐波齿轮

摘要： 针对谐波传动齿轮的角传动误差和静态定位误差很难实时精确测量和补偿的问题,建立了一种对谐波齿轮角传动误差及静态定位误差进行预测的数学模型,并探索了误差补偿的方法。在建模中,特别分析了微位移区域非线性弹性变形引起的角传动误差,以及各种常规研究中讨论过的同步分量;并应用具有滞回属性的滚动摩擦建模框架对非线性弹性分量进行了数学建模,最终将所提出的传动误差模型作为一种前馈补偿应用于模拟谐波齿轮传动系统。研究结果表明,所提出的建模和补偿方法能有效预测和补偿谐波传动系统的角传动误差,同时使其稳态散射降低40%,大大提高了传动系统的静态定位精度。

摘要： 谐波齿轮减速器是一种新型的传动装置,因其具有诸多的优点,因而得到了广泛应用.谐波齿轮减速器涉及不同振荡尺度之间的耦合作用,这通常会诱发复杂的快慢振荡,严重影响了谐波齿轮系统的正常工作.本文考虑涉及扭转刚度非线性因素的谐波齿轮系统,旨在研究系统的快慢动力学,揭示新型的快慢振荡机制.首先,构建了非线性扭转刚度下的谐波齿轮系统的快慢动力学模型.然后,通过改变扭转刚度系数,得到了系统从常规振荡向快慢振荡的转迁过程.接着,简要地论述了有关快慢系统的基础理论.在此基础上,采用快慢分析法研究了快子系统的动力学特性,揭示了快慢振荡的产生机制.研究表明,当系统参数改变时,快子系统的平衡点曲线并未发生失稳或分岔;然而,在某一点附近,平衡点曲线能够产生急剧量变,其特征是平衡点在局部小范围内可以在正坐标值与负坐标值之间快速转迁.在此基础上,揭示了一种诱发快慢振荡的新型动力学机制,比较了这种诱发机制与其他相关机制之间的区别.本文丰富了系统通向快慢振荡的路径,为实际谐波齿轮传动系统中的快慢振荡机理与控制研究提供参考.

摘要： 基于改善谐波齿轮传动误差和回程误差的需要,提出一种主频余弦波重构谐波齿轮传动误差的分析方法。首先根据谐波齿轮的传动特点分析其主要基础误差频率,包括柔轮转频、波发生器转频、柔轮啮频和刚轮啮频等。通过余弦波叠加分析各基础主频余弦波及其组合下的拍频特征。对实测双向传动误差进行傅里叶变换,提取基础主频和实际主频余弦波近似重构出传动误差,验证了主频成分重构误差的可行性。最后,对比分析了一体式和滑块式凸轮波发生器作用下的双向传动误差。研究表明,通过滑块结构改善波发生器的偏心状态能够有效改善传动误差,回程误差的产生与双向传动误差常量大小的变化及各主频相位的变化有关。

摘要： 针对低刚度机构和连杆之间的耦合转矩引起的机械振动问题,提出了一种适用于谐波齿轮传动柔性双连杆机械臂的解耦定位控制方法。首先,构建了双连杆三惯量机械臂的物理模型。然后,对传统2自由度(2-DOF)控制框架中的性能恶化问题进行了分析。其次,将机械臂近似为线性双连杆双惯性系统并引入多输入多输出系统的解耦器来实现解耦,并构造了基于半闭环结构的2-DOF串联控制系统,以便补偿传动系统中的角传动误差。以两个典型多连杆运动为例,对所提解耦定位控制方法的有效性进行了验证。研究结果表明,相比于准全闭环控制和带角传动误差补偿的半闭环控制,所提解耦控制方法在位置和扭矩波形上均表现出了更好的振动抑制效果,获得了±0.1 mm的精度和0.1 s的稳定时间,有助于构建柔性双连杆机械臂的高性能定位系统。

摘要： 为了解决基于平面设计的轮齿在柔轮空间变形影响下的齿廓干涉问题,提出了一种考虑柔轮空间变形的双向共轭法。该方法分别在柔轮轮齿前后端截面对预设柔轮凸圆弧进行共轭计算,得到刚轮的双圆弧齿廓,用刚轮凸圆弧在前端截面反向共轭计算柔轮凹圆弧齿廓,并与预设凸圆弧结合得到柔轮齿廓。基于三维有限元分析进行谐波齿轮传动啮合仿真,证明了将柔轮空间变形引入齿形设计可以有效避免齿廓干涉。

摘要： 谐波齿轮双圆盘波发生器的两圆盘沿轴线配置在不同平面上,致使其柔轮与波发生器接触的两个区域变形和应力分布存在差异.为了减小这种差异,基于直母线假定,以柔轮计算截面上径向变形量为设计目标,对波发生器的两圆盘参数进行独立设计,并结合实例建立参数化杯形柔轮与波发生器接触分析的有限元模型,对比分析改进前、后双圆盘波发生器作用下柔轮的变形特征与应力分布.结果表明:改进后波发生器前、后圆盘作用区域内柔轮变形特征一致性较高,应力分布也得到明显改善.

摘要： 为了提高渐开线齿廓谐波齿轮的啮合性能,利用柔轮装配变形的包络精确算法获得了设计截面内共轭齿廓离散点,基于渐开线特征对共轭齿廓离散点拟合,得出刚轮渐开线齿廓。考虑柔轮锥度变形的影响,建立了侧隙优化控制模型,对不同径向位移下柔轮截面的变位系数进行了优化。部分柔轮截面在减小齿廓工作段高的基础上再选择合理变位系数,设计出满足空间啮合要求的渐开线齿廓谐波齿轮,并通过运动仿真分析对设计结果进行了验证。结果表明,相对于设计截面,最大径向位移增大的截面通过减小变位系数可避免干涉,最大径向位移减小的截面通过增大变位系数可获得良好啮合性能;变位系数调整量与该截面至设计截面间的距离成近似线性关系。对最大径向位移减小幅度较大而引起干涉的柔轮后端截面,需减小柔轮齿高并合理改变变位系数,才可获得良好的啮合性能。相比平面齿廓,所设计的空间齿廓能增大啮合区间和齿廓接触面积,较大幅度提升传动性能。

摘要： 鼓形齿可改善齿面间的啮合状态,提高谐波齿轮的负载能力。为揭示鼓形径向修形形成的变厚度齿圈柔轮的变形规律,提出了变中面半径齿圈的空间变形理论计算方法。推导出轴向中面半径变化的齿圈中线的径向、周向及转角位移公式。建立了包含真实齿廓的参数化实体单元杯形柔轮有限元模型,通过接触分析计算了齿圈轴向前、中、后横截面内的中线变形;齿圈各截面的有限元结果与理论值吻合良好。通过与等厚度齿圈模型对比,研究了变厚度齿圈的空间变形特征。结果表明,变厚度齿圈加剧了母线的非线性特征;从中截面到后截面的长轴区母线和从前截面到中截面的短轴区的母线非线性特征更显著。

摘要： 为了优化谐波齿轮传动齿廓结构,减小谐波齿轮传动的齿侧间隙以提高啮合性能。在谐波齿轮传动齿廓优化设计的基础上,采用三维有限元轮齿动态接触分析的方法,建立了刚轮、柔轮以及波发生器构成的轮齿接触三维有限元分析模型,通过加载和运动实现各构件间的转速和转矩的传递,对谐波齿轮的柔轮进行了啮合仿真和动力学动态仿真分析,并对传动过程中柔轮齿根处应力应变规律进行了研究。结果表明:柔轮主要失效形式为齿根处的拉伸疲劳断裂,优化后柔轮齿根处的应力减小6%,承载能力明显提升。

摘要： 为了提高双圆弧谐波齿轮传动稳定性和承载能力.建立了双圆弧-直线柔轮齿廓方程,考虑柔轮变形后中线伸长的特点,研究了在啮合中柔轮变形转角位置精确计算方法,并运用曲线包络法和坐标变换获得刚轮齿形的数学模型.研究了沿齿廓法线精确获得齿侧间隙的方法,以得到最小齿侧间隙和最大有效啮合齿高为目标,建立了齿轮传动数学模型并进行优化求解,对谐波齿轮齿形参数进行优化和啮合仿真分析.结果表明:双圆弧谐波齿轮传动为双共轭啮合,齿侧间隙在优化后减小了30％,有效提高了双圆弧谐波齿轮传动的平稳性.

摘要： 针对杯形柔轮在波发生器作用下的锥度变形特征造成垂直于回转轴的横截面内中面变形曲线差异,设计刚轮空间齿廓以提高谐波齿轮的啮合性能.基于杯形柔轮的空间变性特征,将刚轮空间齿廓设计转化为垂直于轴线的多个横截面内的平面齿廓设计.建立与变形后的柔轮齿廓实现空间啮合的刚轮空间齿廓设计方法,及其啮合齿面间的侧隙计算方法.基于多个平面内的共轭齿廓，利用放样算法生成空间齿廓,并进行干涉检查和侧隙结果验证。验证表明:空间齿廓能增大啮合区间和齿廓接触面积；采用两截面直引导线的放样方法生成的空间齿廓与多个截面内设计的共轭齿廓差别不大,可以满足一般精度的谐波齿廓传动的设计要求.

摘要： 利用理论分析和有限元数值模拟研究谐波齿轮传动中柔轮在凸轮波发生器的作用下引起的波动变形和应力.基于壳单元建立带齿的柔轮有限元模型,利用多义线定义凸轮波发生器,在有限元软件ANSYS环境下通过柔轮和凸轮波发生器之间的接触分析,计算获得凸轮波发生器作用下柔轮的变形和应力分布.在齿宽前、中、后截面,定义沿齿圈周向的三条路径,提取路径上的变形和弯曲应力分布.研究发现:柔轮变形后短轴区域的径向位移的有限元计算结果小于理论计算值,柔轮中性层存在较大的薄膜应力,说明实际凸轮波发生器作用下柔轮中性层存在较大伸长变形.

摘要： 谐波齿轮传动的装配模型中,变形后的柔轮的三维模型的建立是难点,依据柔轮装配前后的变形关系和中性层曲线不伸长条件,采用精确算法得到的数据,确定装配状态柔轮中性层曲线上轮齿位置及其轮齿对称线的转角.在SolidWorks中建立了基于柔轮装配变形的渐开线齿廓谐波齿轮装配模型,可直观显示轮齿间的啮合情况和侧隙分布.

摘要： 建立不同波发生器作用下圆弧齿廓谐波齿轮的装配模型，获得装配状态下啮合齿对间的侧隙分布，并依据侧隙进行干涉检查。根据圆弧齿廓的分段特征，为了保证齿廓形状数学描述的唯一性、几何不变形和连续性，提出基于弧长坐标的圆弧齿廓表示方法，用分段函数表达公切线型双圆弧齿廓。通过求解装配变形后柔轮轮齿的位置使装配模型反映轮齿的工作状态，利用坐标变换求解啮合齿对间的相对位置进行啮合仿真和侧隙分布研究。实例研究表明公切线型双圆弧齿廓谐波齿轮的啮合区间大，齿间侧隙分布均匀；但柔轮的最大径向变形量的变化对侧隙分布影响很大，偏离设计值的最大径向变形易引起齿廓干涉。

摘要： 活齿端面谐波齿轮传动是综合现有的谐波齿轮传动和活齿传动的优点而发明的一种新型传动装置。基于Pro/E软件的参数化曲线、曲面及实体建模功能,实现了活齿端面谐波齿轮减速器样机的三维数字化建模及虚拟装配,并实现了减速器样机装配过程的动画演示。

摘要： 简要介绍了双摆动高速铣头的结构和基本参数,提出利用蜗轮蜗杆、谐波齿轮和扭矩电机对双摆动铣头的关键部件进行改进设计,并给出方案。

摘要： 本发明公开了一种谐波减速器齿轮微弧加工机床，其包括工作平台、电解液循环装置、微弧加工电源、第一夹具、第二夹具、电解箱、微调模组和母模移动机构，电解液循环装置与电解箱连通，第一夹具内置于电解箱并安装于微调模组的输出端，第二夹具内置于电解箱并安装于母模移动机构的输出端，第二夹具正对第一夹具，微弧加工电源的正极与第一夹具电连接以使得第一夹具上的工件形成电解阳极，微弧加工电源的负极与第二夹具电连接以使得第二夹具上的母模形成电解阴极，借由电解液于母模与工件之间的流动溶解工件以加工。本发明的谐波减速器齿轮微弧加工机床能提高制造精度、提高制造效率、提高可靠性和减少成本。本发明还公开了一种齿轮加工方法。

摘要： 本实用新型提供的一种用于谐波传动的柔性齿轮以及中空式谐波传动减速器，涉及减速器技术领域，包括：传动筒；连接环体，所述连接环体设置在所述传动筒的一端面上，且所述连接环体与所述传动筒同轴设置；其中，所述连接环体呈片状，所述连接环体的内侧的一端与所述传动筒的端面一体成型连接；所述传动筒包括第一部位和第二部位，所述第一部位靠近所述连接环体，所述第二部位的外壁设置有外齿，用于与刚性齿轮的内齿啮合装配。在上述技术方案中，可以使对应配合的波发生器采用中空的中轴结构，也即能够在波发生器的中轴上设置轴向的通孔，进而利用中轴的通孔穿过控制、通信及动力线缆，实现线束的收集，使整体结构简单整洁。

摘要： 本发明公开了一种谐波齿轮的修形方法和谐波减速器，包括以下步骤，(1)通过公式计算出所述柔轮的齿轮模数；(2)根据柔轮的齿形基本要素，绘制柔轮原始渐开线齿形；(3)对柔轮原始渐开线齿形进行形状修正，对接近齿顶圆的渐开线段df进行修正；(4)根据所述柔轮齿宽和利用所述柔轮啮入或啮出瞬时不发生齿顶干涉的约束条件确定齿向修正参数，对柔轮齿形在齿向方向上进行修正，完成柔轮齿形的最终设计。本发明针对柔轮齿数Z≤130的情况，通过对谐波齿轮的齿顶部分进行修形，避免齿顶干涉和减小齿根应力集中，改善整个齿部的啮合情况，以提升谐波减速器整机的承载能力、效率与使用寿命。

摘要： 本发明公开了渐开线谐波齿轮的修形方法，包括如下修形步骤，A)柔轮修形步骤：(1)通过公式计算出柔轮的齿轮模数；(2)根据计算得出柔轮的齿形基本要素，绘制柔轮原始渐开线齿形；(3)根据柔轮的齿形基本要素参数，得到柔轮未修形前的左齿面渐开线齿形曲线，根据计算出柔轮齿形形状修正参数，对柔轮原始渐开线齿形的齿顶部分进行修形以形成光滑的曲线；(4)根据柔轮齿宽和利用柔轮啮入或啮出瞬时不发生齿顶干涉的约束条件确定齿向修正参数，对齿形在齿向方向进行修正，完成齿形的最终设计。其还公开了谐波减速器，包括柔轮、刚轮和波发生器；其加工制造参数由上述的修形方法计算得到。本发明能够提高谐波齿轮运动性能且制造成本较低。

摘要： 本发明涉及谐波齿轮装置的制造方法和谐波齿轮装置。本发明的一形态的谐波齿轮装置的制造方法具备以下工序：以棒间径测量内齿齿轮(2)的尺寸；以跨棒径测量外齿齿轮(3)的尺寸，该外齿齿轮(3)配置于内齿齿轮(2)的径向内侧，与内齿齿轮(2)啮合，并具有挠性；测量轴承(5)的尺寸，该轴承(5)配置于外齿齿轮(3)的径向内侧，具有挠性；以及加工椭圆凸轮(4)，该椭圆凸轮(4)配置于轴承(5)的径向内侧，使外齿齿轮(3)挠曲成非圆形。在加工椭圆凸轮(4)时，基于内齿齿轮(2)、外齿齿轮(3)以及轴承(5)各自的测量结果的尺寸并以使内齿齿轮(2)与外齿齿轮(3)之间的啮合位置成为一定的方式加工椭圆凸轮(4)。

摘要： 本公开提供了一种谐波齿轮传动波发生器以及谐波齿轮传动装置，涉及谐波齿轮传动技术领域，为解决谐波齿轮传动装置的微型化问题。所述自润滑谐波齿轮传动波发生器包括凸轮；凸轮的周向外侧面接触的部件与凸轮之间滑动摩擦。所述谐波齿轮传动装置，包括：刚性齿轮、设置于刚性齿轮的内环中的柔性齿轮以及如上述任一实施例所述的自润滑谐波齿轮传动波发生器。其中，刚性齿轮的内环设置有齿，柔性齿轮的外环设置有齿，柔性齿轮与刚性齿轮存在齿差；自润滑谐波齿轮传动波发生器设置于柔性齿轮的内环中。本公开提供的谐波齿轮传动波发生器以及谐波齿轮传动装置用于实现减小谐波齿轮传动波发生器和谐波齿轮传动装置的尺寸。

摘要： 本发明公开了一种谐波齿轮的修形方法和谐波减速器，包括以下步骤，(1)通过公式计算出所述柔轮的齿轮模数；(2)根据柔轮的齿形基本要素，绘制柔轮原始渐开线齿形；(3)对柔轮原始渐开线齿形进行形状修正，对接近齿顶圆的渐开线段df进行修正；(4)根据所述柔轮齿宽和利用所述柔轮啮入或啮出瞬时不发生齿顶干涉的约束条件确定齿向修正参数，对柔轮齿形在齿向方向上进行修正，完成柔轮齿形的最终设计。本发明针对柔轮齿数Z≤130的情况，通过对谐波齿轮的齿顶部分进行修形，避免齿顶干涉和减小齿根应力集中，改善整个齿部的啮合情况，以提升谐波减速器整机的承载能力、效率与使用寿命。

摘要： 本发明公开了渐开线谐波齿轮的修形方法，包括如下修形步骤，A)柔轮修形步骤：(1)通过公式计算出柔轮的齿轮模数；(2)根据计算得出柔轮的齿形基本要素，绘制柔轮原始渐开线齿形；(3)根据柔轮的齿形基本要素参数，得到柔轮未修形前的左齿面渐开线齿形曲线，根据计算出柔轮齿形形状修正参数，对柔轮原始渐开线齿形的齿顶部分进行修形以形成光滑的曲线；(4)根据柔轮齿宽和利用柔轮啮入或啮出瞬时不发生齿顶干涉的约束条件确定齿向修正参数，对齿形在齿向方向进行修正，完成齿形的最终设计。其还公开了谐波减速器，包括柔轮、刚轮和波发生器；其加工制造参数由上述的修形方法计算得到。本发明能够提高谐波齿轮运动性能且制造成本较低。

摘要： 本申请公开了一种加强柔轮与刚轮啮合的谐波齿轮及谐波减速器，其中谐波齿轮包括法兰盘，所述法兰盘包括圆环形的第一壁厚部和圆环形的第二壁厚部，所述第一壁厚部的厚度大于所述第二壁厚部的厚度，所述第二壁厚部一体连接有圆筒，所述圆筒远离所述法兰盘的端部设置有外齿，其特征在于，所述第一壁厚部与所述第二壁厚部的连接处、所述第二壁厚部与所述圆筒的连接处及所述圆筒靠近所述外齿的侧壁处均为减薄结构。采用上述方案，提高了柔轮外齿的自适应性、承载能力及使用寿命。

摘要： 本实用新型公开了一种用于谐波齿轮传动的圆弧齿轮，该圆弧齿轮的法向齿廓为一段圆弧，圆弧半径R＝4m，齿宽方向圆心偏移量la＝Rcosα‑Sa/2，齿高方向圆心偏移量ef＝Rsinα；节点处压力角α＝18°,节点处齿厚Sa＝(1/2)πm；齿顶高ha＝1.2m，工作齿高h′＝2.4m,全齿高h＝2.7m；齿根圆角半径rg＝0.38m,齿顶圆角半径r＝0.1m。本实用新型的圆弧齿轮不仅可提高谐波齿轮的承载能力，而且还具有加工刀具制作简单，齿廓形状及齿轮加工精度容易保证的优点。