本发明提供一种摆线轮齿廓修形的优化方法，属于齿轮设计。
背景技术：
1、摆线针轮行星减速器是一种高精度、高扭矩输出的速度减小器，传动系统由行星齿轮组和摆线轮组成。摆线轮，特殊的齿轮设计使摆线轮在高负载、高精度、高扭矩传动应用中表现出色，摆线轮齿廓修形技术属于机械工程领域，特别是机械设计和制造领域。它涉及到齿轮设计、制造工艺以及精密机械加工等多个方面的知识，是为了提高机械传动系统性能和可靠性而发展的重要技术之一。通过不断的研究和创新，摆线轮齿廓修形技术将继续在各种工程应用中发挥重要作用，广泛应用于工业机器人、航空航天、医疗机器人、机械工程等多个技术领域。
2、近年来，随着工业中对高效率、高精度保持性、高疲劳寿命传动装置的要求提高，摆线针轮行星减速器的性能直接影响工业机器人的传动精度，其结构复杂，实际工况中摆线针轮行星减速器需要反复精确定位，如果精度低将会造成减速器的磨损，因此要在不断启停过程中要有极高的精度保持性。摆线轮的制造必须精确，以确保齿轮的几何形状和尺寸与设计规格一致，任何制造误差都可能导致传动误差和性能下降，且标准的摆线轮与针轮的啮合会产生干涉，无法形成润滑间隙，因此需要对摆线轮齿廓进行修形以补偿这些误差，保证其具有合理齿侧间隙、润滑和装配。
3、摆线轮齿廓修形后可能引起的问题包括齿侧间隙增加，这会导致针齿与摆线轮之间的啮合齿数减少，从而降低了摆线针轮行星减速器整体的承载能力，甚至可能导致针齿磨损和折断等严重问题，最终导致整个减速器失效。因此，在进行摆线轮齿廓修形时，必须谨慎地控制修形量，以减少这些潜在问题的发生。一般而言，有三种常见的摆线轮齿廓修形方式：等距修形、移距修形和转角修形。在实际生产中，工程技术人员通常采用相似的方法来确定修形量，但是目前还没有成熟的小范围修形量的理论支撑，因此对于摆线轮齿廓修形的优化还需进一步的分析研究。
4、摆线轮的齿廓修形量有最佳工作范围，修形的目的则是既能保证修形齿廓具有一定的啮合间隙，便于润换、啮合等，又必须具有一定的修形量存在。摆线轮的标准齿廓由于重合度过大，摆线轮与针轮不能正常啮合传动，因此，摆线轮齿廓修形量如果过小，将导致啮合间隙变小，就会导致修形齿廓与理论齿廓接近重合，造成无法正常啮合传动。摆线轮齿廓修形量越大，会导致初始啮合间隙越大，虽然在一定程度上有利于润滑及润滑油的储存，但间隙过大会对摆线轮的齿廓啮合特性和传动误差等方面产生更不利的影响，造成传动效率过低，精度保持性差，疲劳寿命短等影响。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本发明提供一种摆线轮齿廓修形的优化方法，优化摆线轮齿廓的等距-移距组合修形的方法，借助基于齿廓压力角、曲率半径、接触性能多目标优化算法进行分析，确定摆线轮齿廓修形的工作范围，确定摆线针轮行星减速器的最优修形量，对摆线轮齿廓进行修形以补偿这些误差，保证其具有合理齿侧间隙、润滑和装配，并提高摆线针轮行星减速器的传递效率、承载能力等性能。
2、具体的技术方案如下：
3、获取摆线轮标准的齿廓方程。
4、获取摆线轮的齿廓压力角。确定摆线轮的压力角分布规律，以便获取摆线轮的最小压力角的位置。
5、求取“正等距+负移距”的修形量，利用其修形将摆线轮变成“反弓”曲线齿廓。
6、获取“正等距+负移距”修形方式下的摆线轮齿廓方程。
7、摆线轮标准齿廓方程如下：
8、
9、
10、zp——针轮的齿数；
11、zc——摆线轮的齿数；
12、rp——针齿分布圆半径；
13、rrp——为针齿半径；
14、a——为偏心距；
15、k1——短幅系数，k1＝azp/rp＝(rc+a)/rp；
16、ih——摆线轮和针轮的相对传动比
17、xopy坐标系固定连接于转臂opoc上，为静坐标系；
18、xpopyp坐标系是固定连接在针轮上；
19、xcopyc固定连接在摆线轮上；
20、
21、
22、经变换得到：
23、
24、
25、针齿齿廓方程：
26、
27、
28、摆线轮的齿廓压力角为：
29、
30、α——齿廓压力角；
31、为公法线单位矢量；
32、为摆线轮速度单位矢量；
33、求解摆线轮啮合相位角函数曲线：
34、啮合相位角α是有关设针齿号为ni,(ni由摆线轮齿槽的对称轴线开始计数)，
35、
36、式中：
37、rp——针轮分布圆半径；
38、rrp——针齿半径；
39、r'p——针轮节圆半径；
40、r'c＝azc；
41、r'p＝azp；
42、
43、
44、设摆线轮开始接触时的摆线轮针齿号为na，退出啮合时的最终摆线轮针齿号为nb，摆线轮实际的工作范围较小，以该实例计算所得的摆线轮啮合相位角函数曲线可知，在ni＝1～7的范围内啮合相位角的曲率变化较为平缓，即对应啮合相位角的变化量小。故在该范围内，摆线轮与针齿的相对运动距离小，摆线轮工作区域小，有利于降低啮合过程中的摩擦损耗，提高传动效率。
45、根据齿廓修形量方程，得到修形后的摆线轮的齿廓方程：
46、
47、
48、k2——修形后的短幅系数，k2＝azp/(rp+δrp)；
49、
50、
51、求取摆线针轮传动啮合刚度计算：
52、由赫兹接触理论可得：
53、
54、
55、针齿轮径向挤压变形量：
56、
57、摆线轮径向挤压变形量：
58、
59、单对齿轮接触的啮合刚度为：
60、
61、式中，
62、
63、e——摆线轮与针齿轮材料的弹性模量；
64、μ——摆线轮与针齿轮材料的泊松比；
65、d——摆线轮与针轮啮合的变形区域；
66、b——摆线轮与针齿轮宽度。
67、最终确定摆线轮齿廓修形的工作范围及摆线针轮行星减速器的最优修形量，对摆线轮齿廓进行修形以补偿这些误差，保证其具有合理齿侧间隙、润滑和装配。
68、本发明具有的技术效果：
69、1、高精度传动：机械传动系统中，精度要求非常高，特别是在精密机械领域，如机器人、数控机床等。摆线轮齿廓修形可以有效地减小齿轮的齿距误差，提高传动的精度和稳定性，从而满足高精度传动的需求。
70、2、低噪音运行：摆线轮齿廓修形可以减少齿轮齿面的啮合冲击，降低传动系统的噪音水平。这对于要求低噪音运行的应用，如医疗设备、音响设备等，具有重要意义。
71、3、提高传动效率：摆线轮齿廓修形可以改善齿轮的啮合情况，减少能量损失，提高传动效率。这在需要节能的工业设备和汽车传动系统中尤为重要。
72、4、延长疲劳寿命：通过减小齿轮的磨损和疲劳，摆线轮齿廓修形可以显著延长传动系统的使用寿命，减少维护成本。
73、5、减小空间占用：摆线轮齿廓修形可以实现更紧凑的传动设计，减小传动装置的空间占用，使其适用于有限空间的应用，如机器人关节和飞机起落架等。
1.一种摆线轮齿廓修形的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：优化摆线轮齿廓的等距-移距组合修形的方法，借助基于齿廓压力角、曲率半径、接触性能多目标优化算法进行分析，确定摆线轮齿廓修形的工作范围，确定摆线针轮行星减速器的最优修形量，对摆线轮齿廓进行修形以补偿这些误差，保证其具有合理齿侧间隙、润滑和装配，并提高摆线针轮行星减速器的传递效率、承载能力性能。
2.根据权利要求1所述的一种摆线轮齿廓修形的优化方法，其特征在于，具体的技术方案如下：
