基于谐波齿轮空间侧隙均匀化的三圆弧齿廓柔轮的径向修形设计

程中甫; 邢静忠; 石立腾; 陈晓霞

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2021.12.008

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基于谐波齿轮空间侧隙均匀化的三圆弧齿廓柔轮的径向修形设计

设计计算 | 更新时间：2022-09-15

- 基于谐波齿轮空间侧隙均匀化的三圆弧齿廓柔轮的径向修形设计
- Radial Modification Design of Triple Arc Tooth Profile of Flexspline on Uniformly Distributed Spatial Backlash based on Harmonic Gear
- 机械传动 2021年45卷第12期页码：48-55
- 作者机构：
  
  1.广东省高性能伺服系统企业重点实验室珠海格力电器股份有限公司，广东珠海 579070
  2.天津工业大学机械工程学院，天津 300387
- 作者简介：
  
  程中甫（1989— ），男，山西孝义人，工程师；主要从事精密传动系统研究。
- 基金信息：
  
  广东省高性能伺服系统企业重点实验室开放基金(HPSKL2021KT03)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2021.12.008
  中图分类号：
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程中甫,邢静忠,石立腾等.基于谐波齿轮空间侧隙均匀化的三圆弧齿廓柔轮的径向修形设计[J].机械传动,2021,45(12):48-55.

Cheng Zhongfu,Xing Jingzhong,Shi Liteng,et al.Radial Modification Design of Triple Arc Tooth Profile of Flexspline on Uniformly Distributed Spatial Backlash based on Harmonic Gear[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(12):48-55.
程中甫,邢静忠,石立腾等.基于谐波齿轮空间侧隙均匀化的三圆弧齿廓柔轮的径向修形设计[J].机械传动,2021,45(12):48-55. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.12.008.

Cheng Zhongfu,Xing Jingzhong,Shi Liteng,et al.Radial Modification Design of Triple Arc Tooth Profile of Flexspline on Uniformly Distributed Spatial Backlash based on Harmonic Gear[J].Journal of Mechanical Transmission,2021,45(12):48-55. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2021.12.008.

摘要

为改善径向变位加工的柔轮空间齿廓与平面齿廓刚轮的啮合状态，建立柔轮齿廓径向修形设计方法。利用柔轮装配变形的精确算法确定椭圆凸轮波发生器作用下的轮齿位置，再利用圆弧齿廓间的周向侧隙算法获得侧隙。按照直母线假定确定出轴向多个截面内的轮齿定位，进而获得侧隙，以揭示柔轮锥度变形后的空间侧隙分布。未修形的侧隙显示：按照共轭啮合理论设计的刚轮齿廓只在设计截面实现了小而均匀的侧隙分布，前端和后端出现严重干涉。利用前端和后端向内的刀具变位可消除干涉。经迭代设计的径向修形可实现所有截面侧隙趋于零的最佳状态，获得从前到后的线啮合状态。啮合轨迹线仿真表明：合理的径向修形可实现更好地齿面啮合状态。

Abstract

For better meshing status between spatial tooth profile of flexspline machined by radial modification of the tool and the planar tooth profile of circular spline，a design method for radial modification of flexspline tooth profile is proposed. The radial and circumferential positions of flexspline teeth under the action of elliptic wave generator are obtained by using the exact algorithm of flexspline assembly deformation，then backlash is obtained by the backlash algorithm between circular arc tooth profiles. According to the assumption of the straight-line generator，the positioning of the teeth profiles and backlashes in several cross sections are determined，then the backlash is obtained to reveal the spatial backlashes distribution in the cross-sections along the axial direction of flexspline with tapered deformation. The backlash distribution without radial modification shows that the backlash of the conjugated tooth profile of circular spline designed with conjugated meshing theory is very small and uniform in the design cross section，and serious interferences occur in the front and back sections. Inward modification of the cutting tool in the front and back sections can eliminate the interference. Reasonable radial modification designed iteratively achieves the optimal backlashes approaching zero in all cross sections，and realize a line meshing state from the front to the back sections. The simulation of meshing trajectory shows that the reasonable radial modification can achieve a better meshing state between tooth profiles.

关键词

三圆弧齿廓锥度变形空间啮合侧隙侧隙算法啮合运动仿真

Keywords

Triple arc tooth profileTapered deformationSpatial backlashBacklash algorithmMeshing motion simulation

references

杨朋朋，陈晓霞，邢静忠，等.谐波齿轮的侧隙规律研究与有限元模型仿真［J］.中国机械工程，2018，29（6）：659-666.

YANG Pengpeng，CHEN Xiaoxia，XING Jingzhong，et al.Research on backlash regularity and finite element simulation of harmonic gears［J］.China Mechanical Engineering，2018，29（6）：659-666.

陈晓霞，宋宇，邢静忠，等.连续共轭啮合的双圆弧谐波齿轮齿廓设计及运动仿真验证［J］.计算机辅助设计与图形学学报，2016，28（11）：1982-1988.

CHEN Xiaoxia，SONG Yu，XING Jingzhong，et al.Double-circular-arc tooth profile design and movement simulation verification of harmonic drive with continuously conjugated transmission in entire engagement region［J］.Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics，2016，28（11）：1982-1988.

袁安富，邱胜峰，施徐凯.双圆弧柔轮齿形参数对谐波齿轮传动共轭特性的影响［J］.机械传动，2020，44（5）：107-112.

YUAN Anfu，QIU Shengfeng，SHI Xukai.Influence of tooth profile parameter of double-circle-arc flexspline on conjugate characteristic of harmonic gear drive［J］.Journal of Mechanical Transmission，2020，44（5）：107-112.

王家序，刘彪，周祥祥，等.双圆弧谐波齿轮传动齿廓设计与参数分析［J］.四川大学学报（工程科学版），2016，48（3）：164-170.

WANG Jiaxu，LIU Biao，ZHOU Xiangxiang，et al.Double-circular-arc tooth profile design and parametric analysis of harmonic drive［J］.Journal of Sichuan University （Engineering Science Edition），2016，48（3）：164-170.

贺小飞，杨勇，黄彦彦，等.双圆弧谐波齿轮传动柔轮齿廓参数对侧隙的影响［J］.机械传动，2018，42（9）：13-18.

HE Xiaofei，YANG Yong，HUANG Yanyan，et al.Influence of flexspline tooth profile parameter of double circular arc harmonic gear drive on backlash［J］.Journal of Mechanical Transmission，2018，42（9）：13-18.

樊明龙，顾亚文.径向变形量系数对谐波齿轮传动啮合特性的影响［J］.机械传动，2016，40（2）：116-120.

FAN Minglong，GU Yawen.Influence of radial deformation coefficient on meshing characteristic of harmonic gear drive［J］.Journal of Mechanical Transmission，2016，40（2）：116-120.

肖季常，贺小飞，杨勇，等.三圆弧谐波齿轮传动齿廓设计［J］.机械传动，2019，43（10）：51-55.

XIAO Jichang，HE Xiaofei，YANG Yong，et al.Tooth profile design of triarc harmonic gear drive［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（10）：51-55.

李武超，梅杰，陈鹏，等.谐波传动系统齿廓优化设计与侧隙控制补偿［J］.武汉科技大学学报，2021，44（1）：51-59.

LI Wuchao，MEI Jie，CHEN Peng，et al.Optimization design of tooth profile of harmonic drive system and backlash control compensation［J］.Journal of Wuhan University of Science and Technology，2021，44（1）：51-59.

沈云波，支立辉，贾婧瑜，等.双圆弧齿廓谐波齿轮传动优化设计方法［J］.西安工业大学学报，2020，40（5）：499-505.

SHEN Yunbo，ZHI Lihui，JIA Jingyu，et al.Optimal design method for harmonic gear transmission with double-circular-arc tooth profile［J］.Journal of Xi'an Technological University，2020，40（5）：499-505.

王家序，蒋倩倩，李俊阳，等.双圆弧谐波传动柔轮齿形参数多目标优化设计［J］.吉林大学学报（工学版），2019，49（4）：1194-1202.

WANG Jiaxu，JIANG Qianqian，LI Junyang，et al.Multi-objective optimization design of flexspline profile parameters of double-arc harmonic drive［J］.Journal of Jilin University （Engineering and Technology Edition），2019，49（4）：1194-1202.

时志奇，杨勇，贺小飞，等.三圆弧谐波齿轮传动齿廓设计及参数优化［J］.中南大学学报（自然科学版），2020，51（5）：1234-1244.

SHI Zhiqi，YANG Yong，HE Xiaofei，et al.Tooth profile design and parameter optimization of triplecircular-arc harmonic drives［J］.Journal of Central South University （Science and Technology），2020，51（5）：1234-1244.

姜歌东，王爽，梅雪松，等.谐波齿轮传动双圆弧齿形双向共轭设计方法［J］.西安交通大学学报，2019，53（8）：8-14.

JIANG Gedong，WANG Shuang，MEI Xuesong，et al.Bidirectional conjugate design method for double-circular-arc tooth profile of harmonic drives［J］.Journal of Xi’an Jiaotong University，2019，53（8）：8-14.

杨勇，王家序，周青华，等.双圆弧谐波齿轮传动柔轮齿廓参数的优化设计［J］.四川大学学报（工程科学版），2016，48（1）：186-193.

YANG Yong，WANG Jiaxu，ZHOU Qinghua，et al.Optimization design for flexspline tooth profile parameters of double-circular-arc harmonic drives［J］.Journal of Sichuan University （Engineering Science Edition），2016，48（1）：186-193.

刘邓辉，邢静忠，陈晓霞.渐开线谐波齿轮的空间齿廓设计及啮合特性分析［J］.机械设计，2016，33（3）：24-29.

LIU Denghui，XING Jingzhong，CHEN Xiaoxia.Spatial tooth profile design and engagement analysis of harmonic gear with involute profile［J］.Journal of Machine Design，2016，33（3）：24-29.

刘邓辉，邢静忠，陈晓霞.渐开线谐波齿轮空间齿廓设计及仿真分析［J］.计算机集成制造系统，2015，21（3）：709-715.

LIU Denghui，XING Jingzhong，CHEN Xiaoxia.Spatial tooth profile design and simulation analysis of harmonic drive with involute tooth profile［J］.Computer Integrated Manufacturing Systems，2015，21（3）：709-715.

王家序，周祥祥，李俊阳，等.杯形柔轮谐波传动三维双圆弧齿廓设计［J］.浙江大学学报（工学版），2016，50（4）：616-624.

WANG Jiaxu，ZHOU Xiangxiang，LI Junyang，et al.Three dimensional profile design of cup harmonic drive with double-circular-arc common-tangent tooth profile［J］.Journal of Zhejiang University （Engineering Science），2016，50（4）：616-624.

CHEN X X，LIU Y S，XING J Z，et al.The parametric design of double-circular-arc tooth profile and its influence on the functional backlash of harmonic drive［J］.Mechanism and Machine Theory，2014，73：1-24.

陈晓霞，邢静忠.连续共轭杯形或礼帽形谐波齿轮的三圆弧齿廓设计：天津，CN1071911570A［P］.2017-09-22.

CHEN Xiaoxia，XING Jingzhong.Tooth profile design of cup shaped or hat shaped harmonic drive with continuous conjugate motion：Tianjin，CN1071911570A［P］.2017-09-22.

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