基于Matlab的谐波齿轮及其刀具的设计与仿真

陈　鹏，范元勋

(南京理工大学 机械工程学院，南京　210094)



基于Matlab的谐波齿轮及其刀具的设计与仿真

陈鹏，范元勋

(南京理工大学 机械工程学院，南京210094)

摘要：根据齿廓法线法和包络原理，利用Matlab软件强大的数据处理能力和图形显示功能，在Matlab软件中编写出求解刚、柔轮及其刀具齿形相应的齿廓法线法和包络法的运算程序。在对新齿形求解的过程中，用齿廓法线法对所设计的新齿形进行精确地求解，同时用包络法包络出相应的新齿形，并对齿廓法线法所求解出来的齿形进行对比验证。Matlab仿真结果表明：利用这种方法，能够实现了谐波齿轮传动刚、柔轮齿形及相应刀具新齿形的快速设计，并且能够及时对所求结果进行验证，利用所设计的两把刀具加工出的柔轮和刚轮在啮合仿真分析中的啮合侧隙在2μm以内。

关键词：谐波齿轮；新齿形；啮合仿真；Matlab

0引言

虽然最近30多年，谐波齿轮传动取得了较大的发展，在工业上也得到了广泛的应用，尤其是在航天领域和机器人方面[1]，但是其发展总是遇到各式各样的瓶颈。例如针对传统渐开线的齿形的缺点，许多学者发明出了新的齿形，在计算机仿真和有限元分析中验证了这些新齿形在力学、动力学特性方面要比渐开线齿形优越得多，但是这些新的齿形都面临同样的困境，很难设计出能加工出这些新齿形的刀具，以至于这些新的齿形至今无法得到推广和应用。

文献[2]中谐波齿轮传动中刚柔轮新齿形的设计采用的是齿廓法线法，这种方法比较简明精确。……