1.2谐波齿轮传动的研究近况

谐波齿轮传动优点很多，但是不足的是在传动过程中产生容易变形的柔性部件（柔性齿轮），这便产生了诸多的问题，使得研究谐波传动更为复杂多变。即使到目前为止，已经有许多的国内外著名学者公开发表了柔性齿轮相关的著作和论文，提出了自己的一套设计方法和理论。但是，百家争鸣，百花齐放，对于柔性齿轮的某些主要问题（应力计算和校核等），学者们还没有取得一致的看法和解决方法，这有待于更多的学者花更多的时间进行深入的研究。

根据目前的一些国内外资料，谐波传动的研究内容可以概括如下：1）研究柔性齿轮的疲劳强度计算和校核。疲劳破坏是许多机器的共病，这便要求我们设计者们在开始设计零件的时候要考虑到零件的破坏强度和许用使用条件，否则会出现各种事故。而对于柔性齿轮而言，薄壁柔性齿轮最需要进行强度校核，检验是否在强度许用应力范围以内，亦或者是在不在安全系数范围内。柔性齿轮的疲劳强度和刚度就直接决定了整个传动装置的使用寿命，这就迫使我们要把柔性齿轮的强度问题放在核心位置了。不过可惜的是，目前学术界还没有一套一致认可的强度计算和校核方法。在上世纪70年代，有前苏联学者（M.H.IvannovD.,B.Wolkov,S.A.Shuwalov等人）提出了疲劳强度校核公式，这些公式成为了校核准则。如果只有公式难有说服力，后来这些公式也在实践中得到了证实[5]。随后，随着有限元理论的完善，后来学者对柔性齿轮壳体进行有限元分析，发现结果和上述实验结果是近似的。2）研究谐波齿轮传动啮合原理。柔性齿轮的可恢复变形在传动中起到了很大的作用—

—传递运动，但在传动过程中，轮齿的共轭震动受到柔性齿轮的可恢复变形的影响是很大的。以往的研究轮齿的啮合原理的研究者，都是通过前人的经验或者自身的实践来得出理论的。目前，学术界主要研究的是各种载荷作用下，轮齿的可恢复变形对谐波齿轮传动的影响是如何的[7]。3）研究谐波传动精确度。谐波齿轮传动机构很特殊，虽然与一般齿轮传动原理有共同之处，但是要想对谐波齿轮传动误差模拟逼近确实很难的，因此要想研究不同谐波齿轮传动机构的精度所采取的方法是不同的，这就带来了很大的难度。上世纪70年代左右，前苏联有学者提出了固定的传动误差计算公式以作参考。目前，默认的主要是采用当量圆柱齿轮传动在柔性齿轮和刚性齿轮轮齿啮合区代替的简化方法，这种方法对于保证柔性齿轮的传动精度是有深远的意义。4）研究柔性齿轮的结构参数。未来的世界，难以想象，对于机器人、航天飞行器而言，要求他们的体积是越来越小的，同样希望柔性齿轮的轴向结构也要合理才行，尺寸越小越好。到目前为止，0.3左右长径比的筒形柔性齿轮，已经被广泛的应用在和机器人相关的领域了。甚至还有长径比为0.2的柔性齿轮投入减速器使用中了。

1.3柔性齿轮的国内外研究现状

1.4研究的目的和意义

柔性齿轮之所以这么重要，是因为它是波发生输出装置和刚性齿轮之间的连接关键部分，它的结构形式决定了谐波齿轮传动的传载能力；同时还决定了柔性齿轮的使用寿命等问题。实践表明，大部分的柔性齿轮失效是由于疲劳破坏所引起的，因此，在设计柔性齿轮的时候，我们不仅在保证啮合性能的情况下，还要保证柔性齿轮的结构强度是否满足使用要求。在之前的设计中，主要采用公式法和实验法进行一系列的计算和校核，这是有缺陷的，因为我们在计算的时候，加了许多的修正系数和不确定因子，导致浪费材料，增加了系统的质量。并且柔性齿轮在啮合的情况下的变形杂乱无章，只是单单的推导计算和校核的公式是不合理的，且相当困难。如今，有限元分析法的完善和普及，已成为分析研究柔性齿轮应力应变和校核强度的主要方法[13]。