谐波减速器中双圆弧柔轮的齿形修形及试验研究

黄炳; 娄军强; 岑国建; 罗利敏; 李国平

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.016

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谐波减速器中双圆弧柔轮的齿形修形及试验研究

试验分析 | 更新时间：2023-12-01

- 谐波减速器中双圆弧柔轮的齿形修形及试验研究
- Tooth Profile Modification and Experimental Study of Double Circular Arc Flexsplines in Harmonic Reducers
- 机械传动 2023年47卷第11期页码：108-116
- 作者机构：
  
  1.宁波中大力德智能传动股份有限公司，浙江宁波 315301
  2.宁波大学浙江省零件轧制与成型技术重点实验室，浙江宁波 315211
- 作者简介：
  
  黄炳(1980— )，男，浙江慈溪人，技术研发部；主要研究方向为谐波减速器性能分析；844412252@qq.com。
  娄军强(1986— )，男，河南开封人，副教授；主要研究方向为谐波减速器性能分析；loujunqiang@nbu.edu.cn。
- 基金信息：
  
  宁波市科技创新2025重大专项(2018B10007&2019B10078&2018B 10005&2021Z068)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.016
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2023-11-15，
  
  收稿日期：2022-08-22，
  
  修回日期：2022-10-24，
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黄炳,娄军强,岑国建等.谐波减速器中双圆弧柔轮的齿形修形及试验研究[J].机械传动,2023,47(11):108-116.

Huang Bing,Lou Junqiang,Cen Guojian,et al.Tooth Profile Modification and Experimental Study of Double Circular Arc Flexsplines in Harmonic Reducers[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(11):108-116.
黄炳,娄军强,岑国建等.谐波减速器中双圆弧柔轮的齿形修形及试验研究[J].机械传动,2023,47(11):108-116. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.016.

Huang Bing,Lou Junqiang,Cen Guojian,et al.Tooth Profile Modification and Experimental Study of Double Circular Arc Flexsplines in Harmonic Reducers[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(11):108-116. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.11.016.

摘要

针对实际工况中，谐波减速器双圆弧柔轮在啮合传动过程中存在齿轮干涉问题，基于柔轮与刚轮齿面接触分析的有限元法，对柔轮轮齿采用两段螺旋线修形方法进行修形，然后对样机进行了综合性能测试。结果表明，修形后的柔轮对刚轮齿面接触应力最大为72 MPa，相比修形前减小了368 MPa，且修形后的柔轮其他位置的齿面接触应力略高于修形前，不仅有效避免了齿轮干涉问题，还提高了谐波减速器的啮合传动性能；样机的对比测试也验证了柔轮修形后的谐波减速器各项传动性能均优于修形前。该项研究为谐波减速器系统的动态特性和啮合特性分析提供了有益参考。

Abstract

Aiming at the problem of gear interference in the meshing transmission process of the double circular arc flexspline of the harmonic reducer in the actual working condition

based on the finite element method of tooth surface contact analysis between the flexspline and the circular spline

the flexspline tooth is modified by a two-stage helix modification method

and then the comprehensive performance of the prototype is tested. The results show that the maximum contact stress of the modified flexspline to the tooth surface of the circular spline is 72 MPa

which is 368 MPa less than that before the modification

and the contact stress of the other positions of the modified flexspline is slightly higher than that before the modification

which not only effectively avoids the problem of gear interference

but also improves the meshing transmission performance of the harmonic reducer. The comparative test of the prototype also verifies that the transmission performance of the harmonic reducer after the modification of the flexspline is better than that before the modification. This work is useful for the analysis on the dynamic transmission characteristics of the harmonic reducer.

关键词

谐波减速器双圆弧柔轮螺旋线修形仿真分析试验验证

Keywords

Harmonic reducerDouble circular arc flexsplineHelix modificationSimulation analysisTest verification

references

丰飞，王炜，唐丽娜，等.空间高精度谐波减速器的应用及其发展趋势［J］.机械传动，2014，38（10）：98-107.

FENG Fei，WANG Wei，TANG Lina，et al.Application and development trends of the space harmonic reducer with high precision［J］.Journal of Mechanical Transmission，2014，38（10）：98-107.

黄兴，何文杰，符远翔.工业机器人精密减速器综述［J］.机床与液压，2015，43（13）：1-6.

HUANG Xing，HE Wenjie，FU Yuanxiang.Summary of precision speed reducer of industrial robots［J］.Machine Tool & Hydraulics，2015，43（13）：1-6.

张萍，马青，沈灿钢.我国工业机器人产业发展面临的机遇与挑战［J］.产业创新研究，2018（8）：11-13.

ZHANG Ping，MA Qing，SHEN Cangang.Opportunities and challenges facing the development of China's industrial robot industry［J］.Industrial Innovation，2018（8）：11-13.

向珍琳，李霆，杨林，等.谐波减速器研究现状及问题研究［J］.机械传动，2020，44（7）：151-162.

XIANG Zhenlin，LI Ting，YANG Lin，et al.Study on status and problem research of harmonic gear drive［J］.Journal of Mechanical Transmission，2020，44（7）：151-162.

蒋倩倩，弓安，李晓峰，等.谐波传动中凸轮径向变形量对齿廓修形的影响［J］.机械传动，2019，43（6）：1-5.

JIANG Qianqian，GONG An，LI Xiaofeng，et al.Influence of radial deformation of cam on profile modification in harmonic drive［J］.Journal of Mechanical Transmission，2019，43（6）：1-5.

曾星宇，李俊阳，王家序，等.基于有限元法的谐波双圆弧齿廓设计和修形［J］.浙江大学学报（工学版），2021，55（8）：1548-1557.

ZENG Xingyu，LI Junyang，WANG Jiaxu，et al.Design and modification of harmonic double circular arc tooth profile based on finite element method［J］.Journal of Zhejiang University （Engineering Science），2021，55（8）：1548-1557.

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.

马亮，武兵，沈奇，等.双圆弧柔轮结构参数对柔轮应力的影响分析［J］.机械传动，2021，45（1）：104-108.

MA Liang，WU Bing，SHEN Qi，et al.Analysis of influence of double-arc flexspline parameter on flexspline stress［J］.Journal of Mechanical Transmission，2021，45（1）：104-108.

穆塔里夫·阿赫迈德，张伟国，孙光耀，等.谐波齿轮传动系统柔轮应力的数值建模与分析［J］.机床与液压，2022，50（1）：141-143.

MUTELLIP Ahmat，ZHANG Weiguo，SUN Guangyao，et al.Numerical modeling and analysis of flexspline stress in harmonic gear drive system［J］.Machine Tool & Hydraulics，2022，50（1）：141-143.

杨超凡，郭栋祥，袁卓俊.谐波减速器礼帽形柔轮应力应变分析与参数优化［J］.舰船电子工程，2021，41（2）：164-168.

YANG Chaofan，GUO Dongxiang，YUAN Zhuojun.Stress-strain analysis and optimization of top hat-shaped flexspline for harmonic drive［J］.Ship Electronic Engineering，2021，41（2）：164-168.

魏娟，窦登科，侯效东，等.基于ANSYS-Workbench的谐波减速器柔轮结构优化分析［J］.机床与液压，2021，49（4）：133-139.

WEI Juan，DOU Dengke，HOU Xiaodong，et al.Optimization analysis of flexible wheel structure of harmonic reducer based on ANSYS-Workbench［J］.Machine Tool & Hydraulics，2021，49（4）：133-139.

邓一波，刘泓滨，吴智恒，等.谐波减速器柔轮装配过程的应力研究［J］.机床与液压，2020，48（4）：1-4.

DENG Yibo，LIU Hongbin，WU Zhiheng，et al.Research on stress of harmonic reducer flexspline during assembly［J］.Machine Tool & Hydraulics，2020，48（4）：1-4.

余金宝，范元勋.谐波传动柔轮变形及共轭齿廓的研究［J］.机械制造与自动化，2019，48（5）：34-38.

YU Jinbao，FAN Yuanxun.Study of deformation and conjugate profiles of harmonic drive flexible wheel［J］.Machine Building & Automation，2019，48（5）：34-38.

胡柯峰.谐波减速器的齿廓设计及动态特性分析［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2018：9.

HU Kefeng.The tooth profile design and dynamic analysis of harmonic gear drive［D］.Harbin：Harbin Institute of Technology，2018：9.

全国齿轮标准化技术委员会.双圆弧圆柱齿轮基本齿廓：GB/T 12759—1991［S］.北京：中国标准出版社，1991：4-5.

National Technical Committee for Gear Standardization. Double-circular-arc tooth profile of basic rack for cylindrical gears：GB/T 12759—1991［S］.Beijing：Standards Press of China，1991：4-5.

李鹏超.基于改进运动学法的谐波齿轮传动齿廓设计和啮合性能研究［D］.无锡：江南大学，2021：16.

LI Pengchao.Research on tooth profile design and meshing performance of harmonic gear transmission based on improved kinematics method［D］.Wuxi：Jiangnan University，2021：16.

全国减速机标准化技术委员会.机器人用谐波齿轮减速器：GB/T 30819—2014［S］.北京：中国标准出版社，2014：16-18.

National Technical Committee on Reducer of Standardization Administration of China.Harmonic drive gear reducers for robots：GB/T 30819—2014［S］.Beijing：Standards Press of China，2014：16-18.

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