陈晓霞,吴鸿雁,2,牛洪波,姚云鹏,邢静忠

(1.天津工业大学天津市现代机电装备技术重点实验室,300387,天津;2.天津职业技术师范大学工程实训中心,300222,天津)

谐波齿轮传动是依靠柔轮波动变形来实现运动传递的精密传动技术[1],具有体积小、重量轻、承载能力高、传动精度和传动效率高等优点,被广泛应用于空间技术、机器人、机床、仪器仪表、医疗器械等需要精密传动的领域[2-4]。柔轮波动变形使得谐波齿轮传动系统的扭转刚度呈非线性特征[5-6],影响其传动性能[7-8]。柔轮啮合点的周向啮合刚度是整机扭转刚度的重要组成部分[9],其非线性特性对系统的传动精度和弹性回差具有重要影响。

受载后啮合齿对间非均匀分布的啮合力随着负载力矩、啮合参数和结构参数的变化而变化,因此,负载工况下柔轮变形的非线性使谐波齿轮的负载性能更加复杂[10]。实验装置研制和负载性能的实验研究[11-13]揭示了迟滞曲线中蕴含的非线性扭转刚度及其弹性回差等多项谐波齿轮的传动性能指标,特别是随负载大小不断变化的弹性回差是造成传动系统振动和噪音的主要来源,也是影响传动精度的主要因素。辛洪兵等运用能量法推导了简化为梯形齿的柔轮单齿啮合刚度,分析了单齿啮合刚度对谐波齿轮传动总刚度的影响[14]。郦黎伟等等将轮齿简化为梯形齿,计算轮齿受载后的弯曲变形和剪切变形,及其简化为薄壁圆筒和输出轴圆盘的柔轮筒体的扭转变形,计算柔轮扭转刚度[15],但没有考虑薄壁圆筒与圆盘之间的过渡圆角曲面的影响。……