链条谐波传动 中刚轮齿廓 曲线方程的研究.pdfVIP

第28卷 第5期 链条谐波传动中刚轮齿廓曲线方程的研究 文章编号:1004一2539(2004)05一0007一03 链条谐波传动中刚轮齿廓曲线方程的研究 (天津大学机械学院，天津 300072)宋冠英 陈树昌 摘要 谐波传动被认为是机械传动的一个重大突破，但谐波齿轮传动具有一些难以克服的缺点。 本文介绍了一种新型谐波传动形式— 链条谐波传动，并首次根据微分几何及啮合原理建立了刚轮齿 廓曲线方程。 关键词 链条谐波传动 啮合原理 齿廓曲线方程 的齿，链节数即为柔轮齿数，在图示结构中可表示为 引言 z1二::一2。三排滚子链中靠右的两排与刚轮4上的 谐波齿轮传动是建立在薄壳弹性变形理论基础上 齿相啮合;左侧一排链条与从动轮5相啮合构成了一 的一种新型传动，被认为是机械传动中的一个重大突 个链条谐波联轴器，起着输出机构的作用。由于柔轮 破。具有结构简单，承载能力强，传动精度高，传动比 在波发生器作用下产生变形，而三排滚子连在结构上 大等优点，使其在精密机械传动和各种伺服控制机构 为一整体，因而这种变形波会影响输出机构的工作。 中得到了广泛的应用。 为此，从动轮5应具有与刚轮相同的齿廓，以适应变形 然而，由于工作中柔轮要发生周期性的径向变形， 波并提高承载能力，同时从动轮5的齿数应与柔轮齿 处在变应力的工作状态，使得该传动的工作能力很大 数相同，以使二者转速相同，仅起联轴器的作用。传动 程度上取决于柔轮的疲劳寿命，因而该类传动有一些 时，双圆盘波发生器2、三排滚子链3(柔轮)和内齿圈4 难以克服的缺点。为避免柔轮的变形频率过高，单级 (刚轮)即构成了谐波传动。且这种传动为同轴式，即 谐波齿轮传动的速比下限受到限制，传动比不宜小于 主动轴1与从动轴6共线。 501味传递的功率较小，国产谐波齿轮减速器的功率均 在3kW以下;实际应用中，为了提高柔轮强度和疲劳 寿命，通常需采用30CrMnSiNiA等优质合金钢材料，而 且制造工艺相当复杂，成本很高。 针对谐波齿轮传动的上述问题，有各种各样的改 善柔轮工作性能的方案，但主要是围绕谐波齿轮传动 本身的结构作些局部改进，不能从根本上解决谐波齿 轮传动所存在的问题。在国外，有学者提出一种全新 的思路 “改变谐波齿轮传动中柔轮和刚轮的啮合形 式”，以套筒滚子链代替柔轮，与刚轮啮合传递动力。 显然，用链代替原来的柔轮后，由于链是标准件， 称为链条谐波传动。但对这种新型传动的刚轮齿廓曲 互换性好，因而成本可大幅降低;而且与齿轮啮合相 线形状、运动学问题、动力学问题及强度问题，尚未见 比，温度变化引起的变形对啮合性能的影响较小，这样 深人系统的研究。本文在介绍这种新型传动工作原理 就解决了谐波齿轮传动中对柔轮材料、加工和热处理 的基础上，对刚轮的齿形曲线进行了分析。 要求高，工艺复杂的缺点。此外，链条谐波传动中，链 工作的状态与普通链传动有本质的不同，它属于多齿 1 链条谐波传动的工作原理 啮合和滑动位移，故不会产生振动、噪声和静力拉断的 图1所示为链条谐波传动的一种结构方案。实际 失效形式。从理论上说，链条谐波传动集中了链传动 上它是一种K一H一V型行星传动。壳体上具有双排 与谐波传动的优点，从而大大改善二者各自原有的缺 齿的内齿圈4是一个固定的刚轮，其齿数为::;由两个 点。 偏心布置的圆盘构成的双圆盘波发生器2，起着系杆 2 与柔轮(