离散齿谐波传动结构及齿形分析

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０ 引 言
离散齿谐波传动…是一种新 型的齿轮传动装 置，
是 对现 有谐 波传 动 的发 展 。谐 波 传 动 速 比大 、 构 紧 结
的研 究 大多是 围 绕柔 轮进 行 的 。离 散 齿 谐 波传 动 采用 具有 一组 中 间可动件 一 离散齿 的离 散齿 轮代 替柔 轮， 使传 动 刚度显 著增 大 ； 时 ， 同 现有 谐 波 传 动 由于受 柔 轮材 料强 度 的 限制 ， 级 传 动 比下 限 一 般 在 ８ 单 Ｏ左
凑等一系列其他传动无法取代的优点均源于采用了柔
轮结构 ， 也正是 由于柔轮 的特性使得谐波传动刚度受
右， 离散齿谐波传动传动 比范 围可在 ｌ ８ ２～ Ｏ范围内， 这是谐波传动不能达到的 ， 满足实际应用需求 ； 在刚轮
齿廓 未 发生顶 切 时 ， 啮合 离 散 齿数 为离 散 齿 总 数 的一
离散 齿谐 波 传 动 的长 度 仅 为 谐 波 传 动 柔 轮 的 １３ 结 ／， 构更 紧凑 ， 积减 小 、 体 重量 轻 。 因此 对离 散齿 谐 波传 动 的研 究极 具 理论价 值 和 良好 的应用 前景 。 本研 究对 离 散齿 谐 波 传 动 装 置 的 传 动原 理 、 结构
收 稿 日期 ：０ ｌ— ８一ｌ ２１ Ｏ ７
基金项 目： 航空科学基金资助项 目（０ ０ Ｅ １５ ） 重庆大学机械传 动国家重点实验室开发基金资助项 目（ Ｋ Ｍ ． Ｆ Ｔ２ １０ ） ２ １Ｚ ５ ０ ３ ； Ｓ Ｌ ＴＫ Ｋ － ０ ９ ０ 作者简介 ： 鑫 （９ ７ ， ， 白 １８ 一） 女 内蒙古兴安盟人 ， 主要从事离散齿谐波传动方面的研究工作． － ａ ：ｘ ９ ０ ＠１６ ｃｎ Ｅ ｍ ｉ ｂｉ ７ ６ ２ ． ｏ ｌ ｎ 通信联 系人： 王 素， ， 男 教授 ， 博士生导师． － ａ ： ａｇ ２０ ＠ｂ ａ ｅ ｕ ｅ Ｅｍ ｉ ｗ ｎｓ ０ ０ ｕａ ｄ ．ｎ ｌ ｕ ．
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２ ０・
机
电
工
程
第２ ９卷
半， 啮合 齿数 多 ， 其 承载 能力 和抗 冲击 能力 很 强 驯 ； 使
波发生 器是 由～ 个椭 圆 凸轮外 套一 个薄 壁轴 承组
成， 然后 用键 固定 在 输入 轴 （ １ 上 。输 入 轴 （ １ 一 端 １） １） 用 轴承 支承 在离 散齿 体 的 内孔 中 ， 一 端 用 轴 承 支 承 另
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第２ ９卷第 １期
２１ ０ ２年 １月
机
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Ｖｏ ＿ ９ Ｎｏ １ １２ ．
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离散 齿 谐 波传 动 结构 及 齿 形 分 析 冰
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错 齿运 动 、 实现传动 的基本 条件 。其 中 ， 刚轮 固定 ， 发 波
生器为输 入端 ， 离散 齿 体 为输 出端 。其传 动 原理 为 ： 波 发生器在 驱动力 矩 的作 用 下转 动并 与 离散 齿 啮合 产 生
一
个推 动力 ， 散齿 发生 运 动 ， 离 同时 离散 齿 与 刚轮 齿 廓
性能， 同时也为今后进行 齿形 优化设计提供 了依据 。
关键 词 ： 离散齿谐 波传动 ； ； 齿形 重合度 ； 压力角
中图分类号 ： ＨＩ２ ４ ；Ｈ１２ Ｔ ３ ．３ Ｔ ２ 文献标 志码 ： Ａ 文章编 号 ：０ １— ５ １２ １ ） １－ ０ ９一 ４ １０ ４ ５ （ ０ ２ ０ ０ １ ｏ
Ｂ ｉｎ ｎｖｒ ｔ ｏ ｅｏ ａ ｔ ｓ Ａ ｔ ｎ ｕｉ ， ｅ ｉｇ１０ １ Ｃ ｉａ ｅ ｉ Ｕ ｉ ｓ ｙ ｆ ｒｎｕｉ ＆ ｓ ｏ ａ ｔ ｓ Ｂ ｉｎ ０ ， ｈｎ ） ｊｇ ｅ ｉ Ａ ｃ ｒ ｃ ｊ １ ９
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另外 ， 现有谐 波 传动 的柔 轮在装 入 波发 生器 后 ， 其
在 发生 径 向位移 的 同 时还 发 生 翘 曲 ， 得 在 设计 时不 使 得 不增 大柔 轮 的轴 向尺寸 。离散齿 谐 波传 动不存 在柔
轮， 因此 其 轴 向尺寸 可 以非 常 小 ， 得 其 总 长 度减 小 ， 使 结 构更 为 紧凑 ， 优 势是显 而 易见 的 。 其
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啮合产 生另一个 推动力 ， 两个推 动力共 同作 用使离 散 这 齿推动 离散齿架 转动 ， 从而 实现运动 和动力 的传 递 。
１ ， ３ ４ ６ ７ Ｒ ９ １ ０ ｌ １
离散 齿谐 波传 动是 由离散 齿轮 、 刚轮 和波发 生器 ３ 个基本 构件组成 ， 双波波 发生器 的离 散齿 谐波传 动 结构 简 图如 图 １ 示 。离散 齿 轮 和刚轮 存 在齿 数 差 是产 生 所
白 鑫， 王 素
（ 北京 航空 航 天大学 交 通科 学 与工程 学院 ， 北京 １０ ９ ） ０ １ １
摘要 ： 针对现有谐 波传动的传动刚度较差 、 动比下限高以及轴向尺寸大 等问题 ， 传 离散齿谐 波传 动采用离 散齿轮代 替柔 轮 ， 对现 是 有谐 波传动的改进 。对离散齿谐波传动装 置的传 动原理以及结 构进行 了介绍与分 析。基于传 动原理 与等速共 轭原理推 导 了刚轮 齿廓 曲线 方程 ， 给出了齿形 形状 。建 立了齿形 曲线参数与传动性能 的关系 ， 并 在齿 形曲线参 数的影响下 ， 考虑 了传 动重合度 与刚轮 齿形 压力角的变化趋势 ， 以提高传动稳定性及传动效率 。研究结果表 明， 在满足正常传动的前提下 ， 当调节齿 形参数可改善 传动 适