雙圓弧諧波傳動剛輪插齒刀設計與齒形誤差分析

景 艷 ，杜雪松 ，宋朝省 ，朱才朝 ，廖德林

(1.重慶大學 機械傳動國家重點實驗室，重慶 400044；2.深圳市大族精密傳動科技有限公司，廣東 深圳 518057)

與傳統漸開線諧波減速器相比，雙圓弧齒形諧波減速器具有承載力大、嚙合齒數多、嚙合間隙小、嚙合精度高等優點，被廣泛應用于機器人、航天航空、醫療器械、儀表設備等各個領域[1-2]。由于雙圓弧剛輪采用非漸開線齒形，雙圓弧齒形插齒刀幾何參數的計算方法及變化規律較復雜，其刀具設計及齒廓加工工藝是諧波傳動制造環節的重難點之一。同時由于插齒刀本身結構的特點，其切削刃投影與刀具理論齒形之間存在一定誤差，使加工出來的剛輪齒形與理論設計齒形不一致[3-4]。因此開展雙圓弧諧波傳動剛輪插齒刀設計與齒形誤差分析具有重要意義。

近年來，國內外學者對剛柔輪加工問題進行了研究。Lai等[5]提出了一種基于CAD/CAM的系統化幾何造型技術，在刃形設計上采用分段逼近的方法可縮短設計周期，提高普通直齒插齒刀的加工精度； Kawalec等[6]對螺旋齒插齒加工過程建立數學模型進行有限元分析，提出增強齒根強度的頂圓角的設計方法；Lin等[7]討論了漸開線插齒刀的設計原理和模型，提出反包絡法等刀具設計方法，可提高插削刀具的精度和壽命；日本Youshino等[8]分析了插齒加工工藝，采用單元切除法設計了可加工任意齒廓形狀的插齒刀，但刀具制造成本高，難以實現；Tsay等[9]提出了一種插齒刀參數優化方法，對漸開線齒形直齒插齒刀的切削過程進行分析，建立齒形優化數學模型，提高了插齒刀設計的理論齒形精度；……