一种谐波减速器的柔轮设计制造方法与流程

本发明属于减速器领域，尤其涉及一种谐波减速器的柔轮设计制作方法。
背景技术：
：谐波减速器具有体积小、重量轻、传动平稳、无冲击、无噪音、运动精度高、传动比大、承载能力高等优点，广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业。谐波减速器包括带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮)、带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮)和波发生器。其中柔轮是谐波发生器的重要部件，其形状结构和制作材料等影响谐波减速器的使用寿命。目前的柔轮的设计通常是根据经验公式进行，到时现有的柔轮使用寿命偏低。技术实现要素：为解决上述问题，本发明提供了一种谐波减速器的柔轮设计制作方法，本发明通改进了柔轮的设计参数，是的柔轮设计更加合理，提高了柔轮的使用寿命。为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：一种谐波减速器的柔轮设计制造方法，所述柔轮包括筒壁，所述筒壁外端成型有外齿，外齿的后端面与筒壁之间设置有过度圆角，所述筒壁的壁厚s为s＝(0.005～0.01)*d2/l，筒壁的长度l为l＝(0.7-0.8)*d；外齿(2)齿宽b为b＝(0.15～0.17)*d2/l；过度圆角(3)的半径r为r＝(0.04～0.055)*d2/l；其中，d表示柔轮的内径。进一步的改进，所述壁厚s＝0.007*d2/l。进一步的改进，筒壁的长度l＝0.8*d。进一步的改进，所述外齿的齿宽b＝0.16*d2/l。进一步的改进，所述过度圆角的半径r＝0.055*d2/l。附图说明图1为柔轮的机构示意图；图2为不同壁厚的柔轮疲劳寿命示意图；图3不同筒长的柔轮疲劳寿命的示意图；图4不同齿宽的柔轮疲劳寿命；图5为不同倒圆半径的柔轮疲劳寿命的示意图。其中，1.筒壁；2.外齿；3.过度圆角。具体实施方式以下通过具体实施方式并且结合附图对本发明的技术方案作具体说明。实施例1经过对柔轮结构参数对疲劳寿命灵敏度的分析，可得到表1表1柔轮疲劳寿命寿命对各个参数的灵敏度值其中，l为柔轮筒长，r齿后端面和筒壁的过度圆角、d为筒壁内圆直径，b为外齿齿宽，s为筒壁厚度，t为负载扭矩、e为材料的弹性模量，μ为材料泊松比。由表1可知谐波齿轮柔轮疲劳寿命对各参数变化的灵敏度由大到小依次为：s、b、l、r、e、d、t、μ。可以比较清楚的发现，柔轮的结构参数对其疲劳寿命具有非常大的影响，特别是s、b、l、r劳寿命的影响尤为明显，应作为主要设计参数。在d为定值的情况下做以下测试：根据测试结果，如图2所示在一定范围内，柔轮壁厚增加可以提高柔轮疲劳寿命，但是超过某个临界值后，柔轮的疲劳寿命会降低，这是因为壁厚太薄，柔轮的强度和刚度不足，而厚度太后可能会造成变形应力过大，这都不利于柔轮的使用寿命，推荐s＝(0.005～0.01)*d2/l，其中，在理想工作情况下s＝0.007*d2/l。如图3所示的测试结果，增大筒体长度可以提高柔轮的疲劳寿命，但也不宜过大，过大不但不会提高疲劳寿命，反而会造成空间的浪费，推荐：l＝(0.7-0.8)*d，其中，在理想工作情况下l＝0.8*d。如图4所示，根据测试结果，齿宽在一定范围内的增加有助于提高柔轮的疲劳寿命，过大时过大不但不会提高疲劳寿命，反而会造成空间的浪费，推荐：b＝(0.15～0.17)*d2/l，其中，在理想工作情况下b＝0.16*d2/l。如图5所示，根据测试结果，在一定范围内，增大柔轮齿端与筒壁的过度圆角(过度倒角)半径可以显提高柔轮的疲劳寿命值，但在这一区间外，增大齿端倒角半径对柔轮的疲劳寿命改变并不明显，推荐：r＝(0.04～0.055)*d2/l，其中，在理想工作情况下r＝0.055*d2/l。实施例2一种谐波减速器的制作方法，柔轮制作方法包括如下步骤：按照比例将物料加入球磨仪研磨，所述物料包括94.3重量份的铁(磷含量小于0.01％)，5重量份的石墨烯，2重量份的硅，0.3重量份的锰，0.065重量份的镍；0.05重量份的硫，1.6重量份的铬，0.17重量份的铜，0.07重量份的铝，；将研磨后的物料加入充有惰性气体的熔炉中，加热熔融，形成合金溶液，加热时采用每分钟升温6℃与每分钟升温4℃的方式混合交替加热至充分熔融后，将合金溶液倒入柔轮铸模中冷却成型即制得柔轮胚，将柔轮胚氮气保护下加热到600℃保温3小时，然后冷却至260℃保温0.5小时，再在温度为80℃，ph为8的碱性溶液中保温0.5小时,清洗烘干；然后对柔轮胚进行热旋压，热旋压的压力为：a＝b*c。其中，a表示热旋压的压力，单位为n；b表示柔轮的壁厚，单位为mm；c为压力参数，取值范围为2600；热旋压的温度为430℃；自然冷却后即的柔轮成品。实施例3在实施例2的基础上，柔轮的制作方法包括如下步骤：按照比例将物料加入球磨仪研磨，所述物料包括96重量份的铁(磷含量小于0.01％)，1重量份的石墨烯，1.5重量份的硅，0.2重量份的锰，0.044重量份的镍；0.03重量份的硫，1.2重量份的铬，0.1重量份的铜，0.02重量份的铝；将研磨后的物料加入充有惰性气体的熔炉中，加热熔融，形成合金溶液，加热时采用每分钟升温6℃与每分钟升温4℃的方式混合交替加热至充分熔融后，将合金溶液倒入柔轮铸模中冷却成型即制得柔轮胚，将柔轮胚氮气保护下加热到630℃保温3小时，然后冷却至280℃保温1小时，再在温度为90℃，ph为9的碱性溶液中保温1小时,清洗烘干；然后对柔轮胚进行热旋压，热旋压的压力为：a＝b*c。其中，a表示热旋压的压力，单位为n；b表示柔轮的壁厚，单位为mm；c为压力参数，取值范围为3000；热旋压的温度为470℃；自然冷却后即的柔轮成品。实施例4在实施例2的基础上，物料包括95.2重量份的铁(磷含量小于0.01％)，1.1重量份的石墨烯，1.8重量份的硅，0.25重量份的锰，0.052重量份的镍；0.035重量份的硫，1.4重量份的铬，0.13重量份的铜，0.05重量份的铝，且；将研磨后的物料加入充有惰性气体的熔炉中，加热熔融，形成合金溶液，加热时采用每分钟升温6℃与每分钟升温4℃的方式混合交替加热至充分熔融后，将合金溶液倒入柔轮铸模中冷却成型即制得柔轮胚，将柔轮胚氮气保护下加热到620℃保温3小时，然后冷却至270℃保温0.5小时，再在温度为85℃，ph为8-9的碱性溶液中保温0.5小时,清洗烘干；然后对柔轮胚进行热旋压，热旋压的压力为：a＝b*c。其中，a表示热旋压的压力，单位为n；b表示柔轮的壁厚，单位为mm；c为压力参数，取值范围为2700；热旋压的温度为460℃；自然冷却后即的柔轮成品。制得的柔轮性能如下：实施例2实施例3实施例4硬度(hrc)57.856.958.6屈服点(mpa)389407426抗拉强度(mpa)592595627热膨胀系数(10-6/℃)8.37.45.8因此本发明制得的柔轮性能均高于市场上的柔轮性能，同时其侧壁采用齿部为水平设置，其余部分倾斜设置，减少了其装配应力。上述仅为本发明的一个具体导向实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明的保护范围的行为。当前第1页12