为改善径向变位加工的柔轮空间齿廓与平面齿廓刚轮的啮合状态,建立柔轮齿廓径向修形设计方法。利用柔轮装配变形的精确算法确定椭圆凸轮波发生器作用下的轮齿位置,再利用圆弧齿廓间的周向侧隙算法获得侧隙。按照直母线假定确定出轴向多个截面内的轮齿定位,进而获得侧隙,以揭示柔轮锥度变形后的空间侧隙分布。未修形的侧隙显示按照共轭啮合理论设计的刚轮齿廓只在设计截面实现了小而均匀的侧隙分布,前端和后端出现严重干涉。利用前端和后端向内的刀具变位可消除干涉。经迭代设计的径向修形可实现所有截面侧隙趋于零的最佳状态,获得从前到后的线啮合状态。啮合轨迹线仿真表明合理的径向修形可实现更好地齿面啮合状态。

为更真实地反映谐波齿轮的侧隙分布,改进侧隙算法中柔轮齿根的定位方式,建立坐标变换下的齿廓方程以代替原有侧隙算法中的齿厚方程,提出基于周向位移定位和弧长定位的侧隙计算方法,建立含渐开线齿廓的平面齿圈实体有限元模型,获得空载啮合状态下侧隙分布。将理论计算的侧隙值与有限元模型计算的侧隙值比较发现,两者所得结果一致性较高。同时为了揭示侧隙偏差的来源,获取了有限元模型柔轮中性层的径向位移、周向位移和法线转角,并求解了周向位置极角。与理论算法结果比较发现,柔轮齿根周向位移偏差是引起侧隙偏差的主要因素。