谐波减速器侧隙的精确计算对于谐波减速器传动性能研究、承载能力计算和齿廓设计等至关重要,目前的研究多基于中性线不伸长理论,计算装配后柔轮齿廓的方位,进行齿廓设计。考虑到轮齿生长于柔轮外表面,而装配会使柔轮外表面产生应变,进而带动轮齿偏移,提出了基于柔轮齿圈外表面变形的空载侧隙求解方法;对空载侧隙进行了计算,发现新方法计算的柔轮装配会出现齿廓干涉,应在齿廓设计或谐波减速器结构设计时予以考虑。采用有限元方法对解析解进行了验证,二者结果基本吻合。

谐波减速器啮合力分布对其承载能力、传动效率、传动精度以及使用寿命有着重要的影响。为了更准确地描述负载状态下柔轮与刚轮之间的啮合状况,提出了一种基于空载侧隙和周向啮合刚度的解析模型。利用几何法计算出装配状态下的空载侧隙;建立并分析了负载条件下柔轮力学模型,得到了周向啮合刚度矩阵。根据空载侧隙和周向啮合刚度矩阵,迭代求解得到不同负载条件下啮合力的分布。建立有限元模型验证了解析模型的准确性,结果基本吻合。