諧波齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、諧波齒輪傳動(dòng)第1章 諧波齒輪概述1.1 概述1.1.1 諧波齒輪技術(shù)的發(fā)展概況諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)原理與普通齒輪傳動(dòng)不同，它是利用控制柔性齒輪的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。諧波齒輪傳動(dòng)一般有波發(fā)生器、柔性齒輪和剛性齒輪三個(gè)基本構(gòu)件。因?yàn)?，由波發(fā)生器的作用迫使柔性齒輪所產(chǎn)生的變形波是一個(gè)基本對(duì)稱的簡(jiǎn)諧波，故稱這種機(jī)械傳動(dòng)形式為諧波傳動(dòng)。諧波齒輪傳動(dòng)是諧波傳動(dòng)中的一種主要結(jié)構(gòu)類型；它是以齒輪作為基本元件的諧波傳動(dòng)形式。此外，諧波齒輪還包括：諧波摩擦傳動(dòng)、諧波螺旋傳動(dòng)和諧波無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)等結(jié)構(gòu)類型。我過(guò)于60年代中期，國(guó)內(nèi)有關(guān)的研究機(jī)構(gòu)開始引進(jìn)了諧波傳動(dòng)這項(xiàng)新技術(shù)，并開展了該項(xiàng)目的研究工作。70年代

2、末，我國(guó)許多的工業(yè)部門、機(jī)械研究所和有關(guān)的工科院校都先后對(duì)諧波齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究以及設(shè)計(jì)試制等工作，研制出了一些性能較好的諧波齒輪減速器。自1980年起，我國(guó)也開始了諧波齒輪的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化工作。經(jīng)過(guò)約5年時(shí)間的研究試制，于1985年制訂了中小功率的通用諧波齒輪減速器的標(biāo)準(zhǔn)系列。從而，使我國(guó)成為世界上具有通用諧波齒輪減速器標(biāo)準(zhǔn)的第四個(gè)國(guó)家。1.1.2 諧波齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成諧波齒輪機(jī)構(gòu)通常由波發(fā)生器h、柔輪g和剛輪b（采用具有剛性齒輪的行星機(jī)構(gòu)相類似的符號(hào)來(lái)表示）三個(gè)基本構(gòu)件所組成。如下圖所示：1-波發(fā)生器 2-柔輪 3-剛輪在諧波傳動(dòng)中，波發(fā)生器h旋轉(zhuǎn)一圈，柔輪上某一點(diǎn)變形的循環(huán)次

3、數(shù)，叫做柔輪的變形波數(shù)，用符號(hào)u表示；即變形波數(shù)u應(yīng)按柔輪g與剛輪b同時(shí)嚙合的區(qū)域數(shù)目來(lái)確定。在一般情況下，可以采用單波（u=1）、雙波（u=2）、三波（u=3）、四波（u=4）傳動(dòng)。但由于受到柔輪g材料許用應(yīng)力的限制，通常大都采用的是雙波（u=2）和三波（u=3）傳動(dòng)；目前，應(yīng)用較廣泛的仍然是雙波（u=2）傳動(dòng)。而剛輪b和柔輪g的齒數(shù)差，一般應(yīng)取為柔輪g的變形波數(shù)u，即z- z=u；或者在某寫情況下取成u的倍數(shù)。柔輪的變形波數(shù)u和剛輪b與柔輪g的齒數(shù)差z=z-z的選擇應(yīng)按柔輪的強(qiáng)度條件和傳動(dòng)比的大小確定。對(duì)于傳動(dòng)比i80的剛制柔輪g，采用變形波數(shù)u=2和齒數(shù)差z=z-z=2較為合理。對(duì)于傳動(dòng)

4、比i120的情況，當(dāng)齒數(shù)差z=z-z=3時(shí)，則了采用柔輪的變形波數(shù)u=3。當(dāng)變形波數(shù)u=2，而齒數(shù)差z=z-z=0 (零齒差)時(shí),這種零齒差的齒輪副嚙合也是完全可以實(shí)現(xiàn)的.在這種情況下,諧波齒輪減速器便轉(zhuǎn)化為諧波齒輪連軸器;即成為柔輪g與輸出剛輪b的輪齒相互嚙合的連接方式。1.2 諧波齒輪機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)由于諧波齒輪傳動(dòng)中具有一個(gè)柔性構(gòu)件(柔輪g),所以,與具有剛性構(gòu)件的行星齒輪傳動(dòng)相比較,諧波齒輪機(jī)構(gòu)具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn):a. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量輕,體積小.由于諧波齒輪機(jī)構(gòu)的零件數(shù)目較少,其主要零件只有剛輪b、柔輪g和波發(fā)生器h三個(gè)。所以，在相同的工作條件下，諧波齒輪傳動(dòng)的體積約為普通齒輪傳動(dòng)體積

5、的1/31/2左右。零件數(shù)約少一半,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量也減少了許多。b. 單級(jí)傳動(dòng)比大，且傳動(dòng)比范圍寬。一般單級(jí)諧波齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為i=60100。當(dāng)采用行星式波發(fā)生器h時(shí)，其傳動(dòng)比為1504000；而采用雙級(jí)或復(fù)波諧波傳動(dòng)時(shí)，則其傳動(dòng)比i可達(dá)106。c. 同時(shí)參與嚙合的齒數(shù)多。在承受載荷情況下，雙波傳動(dòng)同時(shí)嚙合齒數(shù)可達(dá)總齒數(shù)的30%50%；采用三波傳動(dòng)則更多。而普通圓柱齒輪同時(shí)嚙合齒數(shù)一般為兩對(duì)左右，即重合度=12。不過(guò)，應(yīng)該指出：諧波齒輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)同時(shí)嚙合的齒輪與其所選用的波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)形式、嚙合參數(shù)和所轉(zhuǎn)矩的大小有關(guān)，故不能一概而論。由于諧波齒輪傳動(dòng)同時(shí)參與嚙合的輪齒數(shù)目多，即可承受載荷的

6、輪齒數(shù)目也多，故其傳動(dòng)平穩(wěn)，承載能力大。d. 傳動(dòng)精度高。由于諧波機(jī)構(gòu)同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多，其輪齒誤差能相互補(bǔ)償一部分。一般情況下，諧波齒輪傳動(dòng)與相同精度等級(jí)的普通齒輪傳動(dòng)相比，其傳動(dòng)精度較高，有的精度可達(dá)倍左右。e. 齒面磨損小而且均勻。當(dāng)正確選擇嚙合參數(shù)時(shí)，柔輪的輪齒相對(duì)于剛輪的輪齒將沿著一條滑動(dòng)路徑很短的軌跡移動(dòng)。此時(shí)，輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度要比剛性齒輪傳動(dòng)小許多倍。另外，兩輪齒的嚙合接近于面接觸。因此，在諧波機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)過(guò)程中，輪齒工作面磨損小，而且均勻。f. 傳動(dòng)效率高。諧波齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率與其結(jié)構(gòu)、加工精度、表面粗糙度和潤(rùn)滑有關(guān)。當(dāng)傳動(dòng)比i=80300時(shí)，其單級(jí)的傳動(dòng)效率約為=0.70

7、.9。一般，諧波機(jī)構(gòu)本身是不能自鎖的，故它既可作為減速器，又可作為增速器。g. 空回量小，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)側(cè)隙傳動(dòng)。在諧波齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)過(guò)程中，由于輪齒的相互摩擦而致使其產(chǎn)生空回量。但其空回量的大小可借助于調(diào)整波發(fā)生器的尺寸（比如凸輪的長(zhǎng)、短軸）來(lái)進(jìn)行調(diào)整；甚至可以調(diào)整輪齒間的側(cè)隙為零，以保證獲得無(wú)側(cè)隙傳動(dòng)。h. 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)沖擊。由于同時(shí)參與嚙合的齒數(shù)多，兩輪齒的嚙合接近于面接觸。而且，柔輪的嚙入和嚙出是隨著其本身的變形而逐漸進(jìn)入和退出剛輪齒槽間的，因此，其運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)沖擊現(xiàn)象。i. 傳動(dòng)的同軸性好。由于諧波機(jī)構(gòu)中的輸入軸與輸出軸大都位于同一軸線上，所以，該傳動(dòng)的同軸性能良好。j. 可實(shí)現(xiàn)向密封空

8、間傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。由于柔輪被固定后，它既可用作為封閉傳動(dòng)裝置的殼體，又可以產(chǎn)生彈性變形，即完成錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的目的。因此，它可用在操縱高溫、高壓的管道，以及用來(lái)驅(qū)動(dòng)在高真空、有原子輻射或其他有害介質(zhì)空間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這是現(xiàn)有的其它傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所不能及的。盡管諧波齒輪機(jī)構(gòu)具有上述的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一些缺點(diǎn)。它的缺點(diǎn)如下： a. 諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比下限值較高，當(dāng)采用剛制柔輪時(shí)，其單級(jí)傳動(dòng)比不得小于60。目前，雖然也可能見到傳動(dòng)比為3560的諧波齒輪機(jī)構(gòu)，但它們?nèi)捎冒嘿F的特種鋼制造的。因?yàn)椋鋫鲃?dòng)比的下限值受到柔輪工作時(shí)的最大應(yīng)力的限制。一般情況是：傳動(dòng)比i值越大，采用諧波齒輪機(jī)構(gòu)的

9、傳動(dòng)效果越好。但是，其單級(jí)傳動(dòng)比的上限值又受到嚙合輪齒的最小模數(shù)值和輪齒嚙入深度的限制，故其傳動(dòng)比的上限值為：350400。 b. 柔輪和撥發(fā)生器的制造較復(fù)雜，需要專門的設(shè)備，這樣就給單件生產(chǎn)和修理工作帶來(lái)了困難，因而使其制造成本較高。但是，在專業(yè)化的工廠中，進(jìn)行大批量的生產(chǎn)時(shí)，由于采用專門的工裝夾具和新的工藝，則可使諧波齒輪機(jī)構(gòu)的制造成本比行星齒輪機(jī)構(gòu)的制造成本低。c. 諧波齒輪機(jī)構(gòu)一般做成相交軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。由上述可見，諧波齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)、蝸桿蝸輪傳動(dòng)等比較，具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，而且日益得到人們的重視和廣泛應(yīng)用。它非常適用于作為大傳動(dòng)比的齒輪減速器和機(jī)械分度機(jī)構(gòu)、伺服裝置、雷達(dá)裝置及

10、自動(dòng)控制等高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)中。在機(jī)械自動(dòng)化方面，可用于數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)裝置，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的減速器。在軍事裝備方面，可用作火炮瞄準(zhǔn)機(jī)的減速裝置、坦克和自行火炮炮塔回轉(zhuǎn)機(jī)的減速器、無(wú)線電通訊天線的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、雷達(dá)天線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、飛機(jī)螺旋槳的強(qiáng)力諧波傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在航天飛行方面，可用諧波傳動(dòng)馬達(dá)代替火箭中的液體原動(dòng)機(jī)和人造衛(wèi)星儀器上的諧波馬達(dá)等。1.3 諧波齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理對(duì)于采用凸輪撥發(fā)生器的諧波齒輪機(jī)構(gòu)，在裝配前，柔輪的原始剖面為圓形。柔輪和剛輪的齒矩p（周節(jié)）相等，但剛輪的齒數(shù)比柔輪的齒數(shù)要多。波發(fā)生器的橢圓長(zhǎng)軸比未變形柔輪的內(nèi)圓直徑略大/當(dāng)撥發(fā)生器裝入柔輪的內(nèi)圓時(shí)，迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形，而使其

11、變?yōu)闄E圓形。當(dāng)剛輪固定，波發(fā)生器為輸入件，柔輪為輸出件時(shí)，其傳動(dòng)原理為：如下圖所示：當(dāng)波發(fā)生器在原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下于柔輪內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)，就迫使柔輪不斷地產(chǎn)生變形，于是，柔輪的輪齒就在變形的過(guò)程中逐漸進(jìn)入或退出剛輪的齒間。在波發(fā)生器的橢圓長(zhǎng)軸方向，柔輪與剛輪成為完全嚙合狀態(tài)（簡(jiǎn)稱嚙合）；而在波發(fā)生器的橢圓短軸方向，則處于完全脫開狀態(tài)（簡(jiǎn)稱脫開）。而處于波發(fā)生器長(zhǎng)軸與短軸之間（如45方向）的輪齒，沿柔輪軸長(zhǎng)的不同區(qū)段內(nèi)，有的輪齒逐漸進(jìn)入剛輪的齒間，而處于半嚙合狀態(tài)，稱為嚙入；有的齒輪則逐漸退出剛輪的齒間，而處于半脫開狀態(tài)，稱為嚙出。由于波發(fā)生器在柔輪內(nèi)進(jìn)行連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，便使得兩輪輪齒的嚙入、嚙合、嚙出、脫開這四

12、種狀態(tài)不斷地改變各自原來(lái)的工作情況，而產(chǎn)生所謂的錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)。正是由于存在著這種相互的錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，才能把輸入運(yùn)動(dòng)變成為輸出運(yùn)動(dòng)。例如，將波發(fā)生器輸入的角速度,經(jīng)減速傳動(dòng)而變成柔輪輸出的角速度，此時(shí)，剛輪固定不動(dòng)，柔輪便向著與波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于雙波傳動(dòng)（u=2）的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是：波發(fā)生器h旋轉(zhuǎn)一周（周長(zhǎng)2r），柔輪相對(duì)于剛輪在圓周方向轉(zhuǎn)過(guò)兩個(gè)齒矩2p的弧長(zhǎng)；若h旋轉(zhuǎn)二分之一圈時(shí)，柔輪就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒矩p的弧長(zhǎng)；若h旋轉(zhuǎn)四分之一圈時(shí)，則柔輪便轉(zhuǎn)過(guò)p/2（p為齒矩）的弧長(zhǎng)；依次類推。在旋轉(zhuǎn)波發(fā)生器迫使柔輪產(chǎn)生彈性變形的過(guò)程中，對(duì)于柔輪上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況簡(jiǎn)述如下：根據(jù)柔輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將柔輪筒體視為一個(gè)

13、圓柱彈性殼體來(lái)進(jìn)行分析。通過(guò)未變形柔輪壁厚中間線的圓柱面，稱為柔輪的原始中面。柔輪變形后的中面，稱為柔輪變形中面。而垂直于圓柱殼體軸線的截面與中面的交線，稱為柔輪的中線；以符號(hào)r表示未變形時(shí)的中線半徑。首先，假定在嚙合傳動(dòng)各構(gòu)件的相互關(guān)系為：柔輪g固定，波發(fā)生器h輸入，剛輪b輸出。如下圖所示：在彈性力學(xué)理論中，通常應(yīng)研究殼體中面上點(diǎn)的位移，即圓周切向的位移v、徑向方向的位移w和軸向位移u。因軸向位移u對(duì)諧波傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究影響不大，因此，可將柔輪變形的研究簡(jiǎn)化為平面問(wèn)題，故僅需要分析柔輪中線上的切向位移v和徑向位移w。當(dāng)忽略柔輪壁厚的影響，波發(fā)生器可使柔輪按預(yù)定的形狀產(chǎn)生變形，即有=() (1

14、)式中，為自變形長(zhǎng)軸開始的未變形柔輪中線上點(diǎn)的角位移。對(duì)于雙波傳動(dòng)（u=2），()是以為周期的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)柔輪中線不伸長(zhǎng)的假設(shè)條件（因柔輪受載荷變形后，其中線伸長(zhǎng)量極微小），則可使得切向的位移為 =-=() (2)對(duì)于雙波傳動(dòng)（u=2），當(dāng)波發(fā)生器以角速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，其角位移為=wt，則柔輪中線上的點(diǎn)相對(duì)于長(zhǎng)軸位置的角位移量為-=-wt；t為波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)的時(shí)間。此時(shí)，由（1）、（2）式可得 w= (- wt) = (-wt) (3)上式確定了柔輪中線上與起始長(zhǎng)軸位置呈一夾角的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。若取=0（即a點(diǎn)），則當(dāng)波發(fā)生器的轉(zhuǎn)角=0180時(shí)，柔輪中線上的a點(diǎn)將沿著a、a、a、a、a的封閉環(huán)行

15、軌跡運(yùn)動(dòng)。該環(huán)行的形狀取決于位移w和v值的大小。而固連于a點(diǎn)的柔輪的齒將隨a點(diǎn)一起運(yùn)動(dòng)，從而，推動(dòng)剛輪沿著與波發(fā)生器相同的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)一圈時(shí)，a點(diǎn)將沿環(huán)行軌跡轉(zhuǎn)過(guò)兩圈，即剛輪相對(duì)于被固定的柔輪錯(cuò)過(guò)兩個(gè)輪齒。應(yīng)該指出，盡管柔輪上各點(diǎn)與起始長(zhǎng)軸的相對(duì)位置不同，即各點(diǎn)的起始相位角不同，而其中線上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡都相同。正因?yàn)橹芯€上各點(diǎn)的起始相位角不同，才使得柔輪的各個(gè)輪齒處于不同的嚙合狀態(tài)。1.4 諧波齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)分類1.4.1 按變形波數(shù)可分為a. 單波傳動(dòng) 其齒數(shù)差為1。由于在該諧波傳動(dòng)中，其柔輪變形的不對(duì)稱性和嚙合作用力的不平衡，故單諧波傳動(dòng)迄今在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較少。b. 雙波傳動(dòng) 其齒

16、數(shù)差為2。該諧波傳動(dòng)的特點(diǎn)是柔輪產(chǎn)生彈性變形時(shí)，其表面應(yīng)力較小，易獲得大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率較高。因而，雙波傳動(dòng)應(yīng)較廣泛。c. 三波傳動(dòng) 其齒數(shù)差為3。該諧波傳動(dòng)的特點(diǎn)是徑向力較小，內(nèi)力較平衡，對(duì)中性能好；偏心誤差較小。但柔輪的應(yīng)力較大，在具有相同的轉(zhuǎn)速下，該傳動(dòng)中的柔輪經(jīng)受反復(fù)彎曲的次數(shù)較多，因而對(duì)其疲勞壽命有影響。而且，其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。所以，在一般情況下，仍較少采用三諧波傳動(dòng)。1.4.2 按波發(fā)生器相對(duì)于柔輪的配置可分為a. 具有內(nèi)波發(fā)生器的諧波齒輪傳動(dòng) 能充分利用空間，徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，制造安裝方便。因此，一般大都采用內(nèi)波發(fā)生器的諧波傳動(dòng)。b. 具有外波發(fā)生器的諧波齒輪傳動(dòng)

17、 該結(jié)構(gòu)的外形尺寸較大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也大；因而，它不適用于高速的傳動(dòng)。所以，目前只在個(gè)別的情況下，才采用外波發(fā)生器的諧波齒輪傳動(dòng)，或?qū)⑵鋺?yīng)用于諧波螺旋傳動(dòng)。1.4.3 按輪齒的嚙合類型可分為a. 徑向嚙合式諧波齒輪傳動(dòng) 其特點(diǎn)是：嚙合齒輪副的輪齒是沿著圓柱形柔輪和剛輪的母線方向分布，即其輪齒方向與傳動(dòng)的回轉(zhuǎn)軸線相平行，因此，該諧波傳動(dòng)屬于平面嚙合的齒輪機(jī)構(gòu)。b. 端面嚙合式諧波齒輪傳動(dòng) 其特點(diǎn)是：柔輪為圓周帶有端面齒的柔性薄板圓盤，剛輪為帶有端面齒的圓盤，而波發(fā)生器一般為帶有滾動(dòng)體的波狀圓盤，在波發(fā)生器的作用下，迫使柔輪的輪齒與剛輪相嚙合。因此，該諧波傳動(dòng)屬于空間嚙合的齒輪機(jī)構(gòu)。1.4.4 按傳動(dòng)

18、級(jí)數(shù)來(lái)分類a. 單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng) 在諧波齒輪傳動(dòng)中，僅由一個(gè)柔輪和一個(gè)剛輪所組成的嚙合齒輪副的傳動(dòng)，稱為單級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)范圍廣。 b. 雙級(jí)諧波齒輪傳動(dòng) 在諧波齒輪傳動(dòng)中，由兩個(gè)簡(jiǎn)單諧波齒輪傳動(dòng)串聯(lián)而成的組合式諧波齒輪機(jī)構(gòu)，稱為雙級(jí)諧波齒輪傳動(dòng)。通常，有徑向串聯(lián)式雙級(jí)諧波機(jī)構(gòu)和軸向串聯(lián)式雙級(jí)諧波機(jī)構(gòu)兩種形式。 c. 封閉諧波齒輪傳動(dòng)（復(fù)波傳動(dòng)） 在諧波齒輪傳動(dòng)中，若采用一個(gè)差動(dòng)諧波齒輪機(jī)構(gòu)（w=2），再用一個(gè)簡(jiǎn)單諧波齒輪機(jī)構(gòu)作為封閉機(jī)構(gòu)，且將差動(dòng)機(jī)構(gòu)中的任何兩個(gè)基本構(gòu)件與其連接起來(lái)，同時(shí)也就消除了差動(dòng)諧波機(jī)構(gòu)的一個(gè)自由度。由此便成了一個(gè)自由度w=1的組合式諧波齒輪機(jī)構(gòu)，稱為封

19、閉諧波齒輪機(jī)構(gòu)。它的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，傳動(dòng)精度高，傳動(dòng)比很大。1.5 諧波齒輪傳動(dòng)各部分的結(jié)構(gòu)形式1.5.1 輪的結(jié)構(gòu)形式柔輪的結(jié)構(gòu)形式與諧波傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)方案選擇有關(guān)。柔輪和輸出軸的連接方式直接影響諧波傳動(dòng)的穩(wěn)定性和工作性能。概括有三種類型：杯形、環(huán)行、特殊形式。1.5.2 輪的結(jié)構(gòu)形式剛輪的結(jié)構(gòu)形式，主要有環(huán)行內(nèi)齒剛輪和帶凸緣內(nèi)齒剛輪兩種。1.5.3 發(fā)生器的結(jié)構(gòu)形式波發(fā)生器是迫使柔輪發(fā)生柔性變形的重要元件，按變形波數(shù)的不同，常有雙波和三波兩種。常見的機(jī)械式波發(fā)生器的結(jié)構(gòu)形式有下列三種：滾輪式波發(fā)生器、圓盤式波發(fā)生器和凸輪波發(fā)生器。第2章 程序設(shè)計(jì)本程序采用visual foxpro編制

20、。visual foxpro是microsoft公司推出的全新pc平臺(tái)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。它具有強(qiáng)大的性能、無(wú)與匹敵的速度、完整而豐富的工具、極其友好的圖形用戶界面、簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)存取方式、良好的兼容性、獨(dú)一無(wú)二的跨平臺(tái)特性及真正的可編譯性，使系統(tǒng)成為目前最快、最完美的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。2.1 步驟2.1.1 將計(jì)算中所需要的數(shù)據(jù)資源輸入表中2.1.2 將各個(gè)計(jì)算步驟分別制作成表單2.1.3 將最后結(jié)果制作成表單顯示出來(lái)2.1.4 編制主程序2.1.5 系統(tǒng)部件的組裝a. 建立項(xiàng)目管理器b. 添加數(shù)據(jù)c. 添加表單文檔d. 添加應(yīng)用程序e. 添加位圖文件f. 設(shè)置項(xiàng)目信息內(nèi)容g. 連編可獨(dú)立執(zhí)行的ex

21、e文件2.2 程序流程圖 開始 諧波齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率計(jì)算 最終結(jié)果顯示 結(jié)束2.3 程序2.3.1 主程序 2.3.2 部分程序代碼 public zgm1zgm1=thisform.text4.valuepublic zgmzgm=thisform.text3.valuepublic dldl=thisform.text7.valuepublic rlrl=thisform.text8.valuedo form d:諧波齒輪時(shí)鋮表單5.scxrelease thisforme. 剛輪幾何參數(shù)計(jì)算表單中按鈕“計(jì)算”的代碼： thisform.text1.value=round(m*zb,2)

22、thisform.text2.value=round(6*m,2)thisform.text7.value=round(10*m,2)zgmb=val(thisform.text3.value)按鈕“下一步”的代碼：public dbdb=thisform.text1.valuepublic zgmbzgmb=thisform.text3.valuedo form d:諧波齒輪時(shí)鋮表單8.scxrelease thisformf. 嚙合參數(shù)計(jì)算表單中按鈕“計(jì)算”的代碼：thisform.text10.value=round(0.0004*(i-60)*m,4) jt=thisform.text

23、9.valuej0=thisform.text10.valuethisform.text11.value=round(jt+j0,4)jmax=thisform.text11.valuethisform.text12.value=round(0.89+0.00008*zg+2*jmax/m,4)w01=thisform.text12.valuethisform.text13.value=round(w01*m,3)thisform.text14.value=round(1.35-w01)/(0.85/(zg(1/3)-0.04),4)xg=thisform.text14.valuethisfo

24、rm.text15.value=round(xg+w01-1,4)thisform.text16.value=round(4*w01-2.48-(4.6-4*w01)*0.001*zg,4)hn1=thisform.text16.valuethisform.text17.value=round(hn1*m,4) 按鈕“選取”的代碼：xg=thisform.text14.valueif xg=1cp=0.25elseif xg=2do casecase zg200cp=round(0.000001*zg*zg-0.0009*zg+0.418,2)case zg300cp=round(-0.000

25、001*zg*zg+0.00024*zg+0.27,2)case zg400cp=round(-0.00013*zg+0.309,2)case zg500cp=0.257endcaseelseif xg=3do casecase zg200cp=round(0.000005*zg*zg-0.00296*zg+0.784,2)case zg300cp=round(0.000006*zg*zg-0.0035*zg+0.86,2)case zg400cp=round(-0.0004*zg+0.47,2)case zg500cp=0.31endcaseelseif xgdo casecase zg20

26、0cp=round(0.000017*zg*zg-0.0082*zg+1.538,2)case zg300cp=round(0.000001*zg*zg-0.00183*zg+0.88,2)case zg500cp=round(0.000002*zg*zg-0.001765*zg+0.82,2)endcaseelseif xg=5cp=round(0.000005*zg*zg-0.004367*zg+1.52,2)elseif xg=6cp=round(0.000004*zg*zg-0.00461*zg+1.850625,2)elseif3xgand xg4do casecase zg200t

27、1=0.000005*zg*zg-0.00296*zg+0.784t2=0.000017*zg*zg-0.0082*zg+1.538cp=round(t1+(t2-t1)*(xg-3),2)case zg300t1=0.000006*zg*zg-0.0035*zg+0.86t2=0.000001*zg*zg-0.00183*zg+0.88cp=round(t1+(t2-t1)*(xg-3),2)case zg400t1=-0.0004* zg+0.47t2=0.000002*zg*zg-0.001765*zg+0.82cp=round(t1+(t2-t1)*(xg-3),2)case zg50

28、0t1=0.31t2=0.000002*zg*zg-0.001765*zg+0.82cp=round(t1+(t2-t1)*(xg-3),2)endcaseendifendifendifendifendifendifendifthisform.text18.value=cp按鈕“下一步”的代碼public cpcp=thisform.text18.valuepublic hn1hn1=thisform.text16.valuepublic xgxg=thisform.text14.valuepublic w01w01=thisform.text12.valuepublic xbxb=thisf

29、orm.text15.valuepublic w0w0=thisform.text13.valuedo form d:諧波齒輪時(shí)鋮表單9.scxrelease thisformg. 柔輪幾何參數(shù)計(jì)算表單中按鈕“計(jì)算”的代碼：ha=thisform.text8.valuec=thisform.text9.valuethisform.text10.value=round(dg-2*m*(ha+c-xg),2)dfg= thisform.text10.valuethisform.text11.value=round(dfg-2*zgm,2)thisform.text12.value=round(df

30、g+zgm,2)thisform.text13.value=round(dfg+2*(hn1+cp)*m,2)按鈕“驗(yàn)算”的代碼：ha=thisform.text8.valuec=thisform.text9.valueaa=hn1+cpbb=2*ha+ccc=(hn1+cp)*mif aa=bb and cc=zgm messagebox(“驗(yàn)算合格！繼續(xù)下一步運(yùn)算！，4+48+0，”)elsemessagebox(“驗(yàn)算不合格！”，0+32+0，”)endif按鈕“下一步”的代碼：public dagdag=thisform.text13.valuepublic drdr=thisform

31、.text11.valuepublic dmdm=thisform.text12.valuepublic dfgdfg=thisform.text10.valuedo form d諧波齒輪時(shí)鋮表單10.scxrelease thisformh. 剛輪幾何參數(shù)計(jì)算中按鈕“計(jì)算”的代碼：thisform.text7.value=round(dag+2*w01*m-2*hn1*m,2)x0=0av=20z0=round(0.5*zb,0)inv=round(xb-x0)/(zb-z0)*2*0.36397+0.0149,5)do case case inv=0.033947 bt=26case in

32、v=0.034016bt=26.02case inv=0.034086bt=26.03case inv=0.034155bt=26.05case inv=0.034255bt=26.07case inv=0.038287bt=27case inv0.038362bt=27.02case inv0.038438bt=27.03case inv0.038514bt=27.05case inv0.038590bt=27.07case inv0.038666bt=27.08case inv0.038742bt=27.1case inv0.038818bt=27.12case inv0.038894bt

33、=27.13case inv0.038971bt=27.15case inv0.039047bt=27.17case inv0.039124bt=27.18case inv0.039201bt=27.2case inv0.039278bt=27.22case inv0.039355bt=27.23case inv0.039432bt=27.25case inv0.039509bt=27.27bt=27.92case inv0.042689bt=27.93case inv0.042771bt=27.95case inv0.042853bt=27.97case inv0.042935bt=27.9

34、8case inv=y2messagebox(“驗(yàn)算合格！繼續(xù)下一步運(yùn)算！”，4+48+0，”)elsemessagebox(“驗(yàn)算不合格！”，0+32+0，”)endifi. 柔輪的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算表單中按鈕“計(jì)算”的代碼：do casecase bta=30 czgm=1.592 ctao=0.565case bta=35czgm=1.986ctao=0.628endcasethisform.text1.value=round(1.25*1.3*czgm*4*w0*210000*zgm/(dm*dm),2)zgma=thisform.text1.valuethisform.text5.valu

35、e=round(l-(b/2)+c1),0)11=thisform.text5.valuethisform.text3.value=round(1.25*1.3*ctao*4*w0*210000*zgm/(dm*11),2)thisform.text4.value=round(1.3*1.6*2000*t22/(3.1416*dm*dm*zgm),2)t=thisform.text3.valuett=thisform.text4.valuethisform.text2.value=round(0.5*(t+tt),2)taoa=thisform.text2.valuethisform.text

36、6.value=round(zgm11/(2.0*zgma),2)thisform.text7.value=round(tao11/(0.75*taoa+0.2*taoa),2)nzgm=thisform.text6.valuentao=thisform.text7.valuethisform.text8.value=round(nzgm*ntao/sqrt(nzgm*nzgm+0.7*ntao*nato),2)按鈕“驗(yàn)算”的代碼：nn= thisform.text8.valueif nn=1.5 messagebox(“驗(yàn)算合格！繼續(xù)下一步運(yùn)算！”，4+48+0，”) else messag

37、ebox(“驗(yàn)算不合格！”，0+32+0，”) endif2.4 vfp編程說(shuō)明2.4.1 函數(shù)vfp程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的函數(shù)與數(shù)學(xué)上的函數(shù)沒(méi)有什么區(qū)別，使用函數(shù)要有參數(shù)（自變量），可以從函數(shù)得到一個(gè)返回值（因變量）。而從程序設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，函數(shù)是子程序的一種，它能完成一種特定的運(yùn)算。vfp函數(shù)有系統(tǒng)函數(shù)和用戶自定義的函數(shù)。本設(shè)計(jì)中，主要用到的是系統(tǒng)函數(shù)，vfp提供了大約380多個(gè)系統(tǒng)函數(shù)，有數(shù)值函數(shù)、字符處理函數(shù)、表和數(shù)據(jù)庫(kù)函數(shù)、日期時(shí)間函數(shù)、類型轉(zhuǎn)換函數(shù)、測(cè)試函數(shù)、菜單函數(shù)、窗口函數(shù)、數(shù)組函數(shù)、sql查詢函數(shù)、位運(yùn)算函數(shù)、對(duì)象函數(shù)、文件管理函數(shù)以及系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)等14類。本設(shè)計(jì)中主要用到的函數(shù)將

38、列在下表。常用函數(shù)2.4.2 程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)vfp提供了多種結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計(jì)，與其它的語(yǔ)言一樣有順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)等。每一種結(jié)構(gòu)程序中，又可以用不同的語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的目的?，F(xiàn)在就本設(shè)計(jì)中所用到的程序結(jié)構(gòu)語(yǔ)句簡(jiǎn)單的介紹一下。a. 順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)）賦值語(yǔ)句： store表達(dá)式to名稱列表或名稱=表達(dá)式）程序結(jié)束語(yǔ)句： releaseb. 選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)）單條件選擇語(yǔ)句： if 語(yǔ)句列1 else 語(yǔ)句列2 nedif 說(shuō)明：a. if、else、endif必須各占一行。每一行if都必須有一個(gè)endif與之對(duì)應(yīng)，即if和endif必須成對(duì)出現(xiàn)。 b. else子句是可選的。 c. 可以是條

39、件表達(dá)式或邏輯常量，根據(jù)的邏輯值，進(jìn)行判斷。 d. 如果為真（.t.），就執(zhí)行語(yǔ)句列1。如果為假（.f.）,若有else子句，則程序會(huì)執(zhí)行else部分的語(yǔ)句列2；若無(wú)else子句，則程序會(huì)直接轉(zhuǎn)到endif之后的語(yǔ)句繼續(xù)執(zhí)行。 e. 語(yǔ)句列1和語(yǔ)句列2中還可以包括if語(yǔ)句，稱為if語(yǔ)句嵌套。要注意，每次嵌套中的if語(yǔ)句必須與endif成對(duì)出現(xiàn)。）多分支條件選擇語(yǔ)句do casedo casecase 語(yǔ)句列1 case otherwise endcase 說(shuō)明： a. do case、case、otherwise和endcase必須各占一行。每個(gè)do case必須有一個(gè)endcase與之對(duì)應(yīng)，

40、即do case和endcase必須成對(duì)出現(xiàn)。 b. 可以是條件表達(dá)式或邏輯常量。 c. 在執(zhí)行do case語(yǔ)句時(shí)，依次判斷各是否滿足。若的值為真（.t.）,就執(zhí)行相應(yīng)的，直到遇到下一個(gè)case、otherwise或endcase。 d. 相應(yīng)的執(zhí)行后不再判斷其他，直接轉(zhuǎn)向endcase后面的語(yǔ)句。因此，在一個(gè)do case結(jié)構(gòu)中，最多只能執(zhí)行一個(gè)case子句。 e. 如果沒(méi)有一個(gè)條件為真，就執(zhí)行otherwise后面的，直到endcase。如果沒(méi)有otherwise，則不作任何操作就轉(zhuǎn)向endcase后面的語(yǔ)句。 f. 語(yǔ)句列中可以嵌套各種控制結(jié)構(gòu)的命令語(yǔ)句。c. 循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)）當(dāng)型循

41、環(huán)命令do while do while exit loop enddo說(shuō)明：a. 可以是條件表達(dá)式或邏輯常量。根據(jù)的邏輯進(jìn)行判斷，如果的值為.t.,則執(zhí)行do while和enddo之間的循環(huán)體。每執(zhí)行一遍循環(huán)體，程序自動(dòng)返回到do while語(yǔ)句，判斷依次。b. 是指定為真時(shí)的那組vfp命令，即循環(huán)體。c. exit是無(wú)條件結(jié)束循環(huán)命令，使程序跳出do whileenddo循環(huán)，轉(zhuǎn)去執(zhí)行enddo后的第一條命令。exit只能在循環(huán)結(jié)構(gòu)中使用，但是可以放在do whileenddo中任何地方。d. loop將控制直接轉(zhuǎn)回到do while語(yǔ)句，而不執(zhí)行l(wèi)oop和enddo之間的命令。因此loop稱為無(wú)條件循環(huán)命令，只能在循環(huán)結(jié)構(gòu)中使用。e. do while、enddo必須各占一行。每一個(gè)do while都必須有一個(gè)enddo與其對(duì)應(yīng)，即do while和enddo必須成對(duì)出現(xiàn)。）步長(zhǎng)型循環(huán)命令for for=tostep 命令列 exit endfor|next 說(shuō)明： a. 是