一种谐波传动凸轮的制作方法

1.本发明涉及一种谐波传动凸轮，属于谐波齿轮传动研究领域。


背景技术：

2.凸轮作为谐波齿轮传动的重要零件，其型廓(特征曲线)对谐波的性能有着决定性影响。目前常用的凸轮特征曲线有余弦、椭圆、resal曲线、四滚轮、偏心盘等廓形。
3.现有特征曲线基本都存在凸轮包角变动范围有限，难以实现自由调整，致使谐波齿轮传动包角范围内柔轮应力变化激烈，谐波传动承载能力相对较差。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：提出一种新型的谐波传动凸轮，实现凸轮廓形依据不同应用需求进行改动，提高谐波传动的综合性能，所述的谐波传动凸轮特征曲线能够增加谐波传动包角，提高谐波传动承载能力。
5.本发明所采用的技术方案是：一种谐波传动凸轮，凸轮特征曲线是在余弦函数的基础上加入低角频率与高角频率余弦波，利用低角频率余弦项降低凸轮长轴处向径变小趋势，利用高角频率余弦项改变凸轮短轴处变形量，使得凸轮长轴变形量小于短轴处变形量。
6.凸轮特征曲线方程为：
7.ρ＝r+a
×
cos(θ)+b
×
cos(2θ)+c
×
cos(4θ)；
8.其中，θ为极角，r为未变形时特征曲线圆半径；a、b、c均为系数。
9.b＝k
·
m，其中，k为凸轮变形系数，m为谐波减速器中与凸轮相匹配的柔轮的齿轮模数。
10.当减速比≥100时，k＝1.0～1.1；当减速比为80～100时，k＝0.95～1；当减速比为30～80时，k＝0.85～0.95。
11.凸轮变形量ω＝a
×
cos(θ)+b
×
cos(2θ)+c
×
cos(4θ)。
12.凸轮长轴处变形量ω1＝a+b+c，短轴处变形量ω2＝-b+c，c≤-a/2。
13.本发明与现有技术相比的优点在于：
14.(1)本发明凸轮优点在参数调整灵活，可在周长不变情况下，实现类椭圆长轴、短轴处变形量任意变形。
15.(2)本发明凸轮可实现在长轴附近处变形量减小趋势变缓，在短轴处则快速增大，这样有利于谐波齿轮传动在长轴处进行大承载，在短轴处快速退出啮合，确保传动高效。
16.(3)本发明凸轮优点在于曲线连续且无速度突变点，便于生产加工。
附图说明
17.图1为谐波传动组成图；
18.图2为凸轮特征曲线对比图。
具体实施方式
19.结合附图对本发明进行说明。
20.如图1，谐波齿轮传动副包括柔轮1、刚轮2、凸轮3，其中凸轮3是产生谐波传动波动的激波源。
21.本发明通过在原有余弦凸轮特征曲线的基础上，加入低角频率与高角频率余弦波，用以调整凸轮包角范围，实现在凸轮长轴附近特征曲线变化缓慢，越靠近凸轮短轴处变化越剧烈，使得谐波传动承载能力增强，降低等效滚珠负载，提高柔性轴承使用寿命。图2为凸轮特征曲线对比图。
22.凸轮特征曲线方程为：
23.ρ＝r+a
×
cos(θ)+b
×
cos(2θ)+c
×
cos(4θ)；
24.其中：其中，θ为极角(从长半轴计)，r为未变形时特征曲线圆半径。a、b、c均为系数。
25.b＝k
·
m，其中，k为凸轮变形系数，m为谐波减速器中与凸轮相匹配的柔轮的齿轮模数；
26.对于减速比≥100，k＝1.0～1.1；对于减速比为80～100，k＝0.95～1；对于减速比为30～80，k＝0.85～0.95。
27.a＝(0.2～0.3)
×
b；
28.凸轮变形量：ω＝a
×
cos(θ)+b
×
cos(2θ)+c
×
cos(4θ)；
29.其中，凸轮长轴处变形量ω1＝a+b+c，短轴处变形量ω2＝-b+c；
30.凸轮向径：ρ＝ω+r；
31.为了实现凸轮变形与未变形特征曲线周长相等，则凸轮短轴处变形量大于长轴处变形量，即-ω2≥ω1，从而得出c≤-a/2。
32.本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。


技术特征：
1.一种谐波传动凸轮，其特征在于，凸轮特征曲线是在余弦函数的基础上加入低角频率与高角频率余弦波，利用低角频率余弦项降低凸轮长轴处向径变小趋势，利用高角频率余弦项改变凸轮短轴处变形量，使得凸轮长轴变形量小于短轴处变形量。2.根据权利要求1所述的一种谐波传动凸轮，其特征在于，凸轮特征曲线方程为：ρ＝r+a
×
cos(θ)+b
×
cos(2θ)+c
×
cos(4θ)；其中，θ为极角，r为未变形时特征曲线圆半径；a、b、c均为系数。3.根据权利要求2所述的一种谐波传动凸轮，其特征在于，b＝k
·
m，其中，k为凸轮变形系数，m为谐波减速器中与凸轮相匹配的柔轮的齿轮模数。4.根据权利要求3所述的一种谐波传动凸轮，其特征在于，当减速比≥100时，k＝1.0～1.1；当减速比为80～100时，k＝0.95～1；当减速比为30～80时，k＝0.85～0.95。5.根据权利要求4所述的一种谐波传动凸轮，其特征在于，凸轮变形量ω＝a
×
cos(θ)+b
×
cos(2θ)+c
×
cos(4θ)。6.根据权利要求5所述的一种谐波传动凸轮，其特征在于，凸轮长轴处变形量ω1＝a+b+c，短轴处变形量ω2＝-b+c，c≤-a/2。

技术总结
一种谐波传动凸轮，凸轮特征曲线是在余弦函数的基础上加入低角频率与高角频率余弦波，利用低角频率余弦项降低凸轮长轴处向径变小趋势，利用高角频率余弦项改变凸轮短轴处变形量，使得凸轮长轴变形量小于短轴处变形量。本发明提高谐波传动的综合性能，谐波传动凸轮特征曲线能够增加谐波传动包角，提高谐波传动承载能力。载能力。载能力。


技术研发人员：侍威 郑继贵 张兆晶 黄玉平 赵守军 杨斌 张茸
受保护的技术使用者：北京精密机电控制设备研究所
技术研发日：2021.08.31
技术公布日：2022/1/14