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申请/专利权人：波音公司

摘要：公开了一种优化型谐波驱动器“OHD”。所述OHD包括波发生器、柔性花键和圆形刚性花键。所述波发生器包括波发生器型面，所述波发生器型面使所述波发生器在高载荷状态期间的速度分布最小化。所述柔性花键附接至所述波发生器，并且所述圆形刚性花键机械地接合到所述柔性花键。所述柔性花键包括多个柔性花键齿，并且所述圆形刚性花键包括多个刚性花键齿。所述多个刚性花键齿大于所述多个柔性花键齿，并且当所述多个刚性花键齿中的刚性花键齿与所述多个柔性花键齿中的柔性花键齿完全接合时，存在所述高载荷状态。

主权项：1.一种谐波驱动器，该谐波驱动器包括：波发生器，所述波发生器具有使所述波发生器在高载荷状态期间的速度分布最小化的波发生器型面；柔性花键，所述柔性花键附接至所述波发生器，其中所述柔性花键包括多个柔性花键齿；以及圆形刚性花键，所述圆形刚性花键机械地接合到所述柔性花键，其中所述圆形刚性花键包括多个刚性花键齿，其中，所述多个刚性花键齿大于所述多个柔性花键齿；并且其中，当所述多个刚性花键齿中的刚性花键齿与所述多个柔性花键齿中的柔性花键齿完全接合时，存在所述高载荷状态，所述速度分布对应于所述多个柔性花键齿中的一个柔性花键齿相对于由所述多个刚性花键齿中对应的相邻两个刚性花键齿形成的齿腔的运动轨迹，其中，所述波发生器型面由与角度θ具有参数关系的半径矢量限定；其中，所述半径矢量等于RM-Hsin|θ|-|θ|cosθx；其中，x大于0且小于1；其中，H是所述多个柔性花键齿中的柔性花键齿的齿高；其中，RM是所述波发生器的半长轴；并且其中，θ介于到之间。

全文数据：优化型谐波驱动器技术领域本公开涉及谐波驱动器，特别地涉及设计用于谐波驱动器的齿廓。背景技术谐波驱动器用于不同的行业并且在许多类别中提供良好的性能。总体上，谐波驱动器通常是指用于齿轮减速、增加转速和差动齿轮传动的装置。谐波驱动器也被称为谐波或应变波齿轮系统并且包括三个基本部件，这三个基本部件包括波发生器、柔性花键和圆形刚性花键。总体上，波发生器由两个单独的零件组成，这两个单独的零件包括外轴承和被称为波发生器插头的椭圆盘，在外轴承处将齿轮插头插入轴承中，产生也具有椭圆形状的轴承。柔性花键是总体上具有薄的侧面的环或杯，其中齿围绕柔性花键的外侧径向地定位。柔性花键紧密地装配在波发生器上，使得当波发生器插头旋转时，柔性花键变形为旋转椭圆的形状并且不会滑过轴承的外椭圆环。轴承使柔性花键独立于波发生器轴旋转。圆形花键是内侧上带齿的刚性圆环。柔性花键和波发生器被放置在圆形花键的内侧，与柔性花键和圆形花键的齿啮合。因为柔性花键变形为椭圆形状，所以柔性花键的齿实际上仅与柔性花键的相对两侧上的两个区域位于椭圆的长轴上中的圆形花键的齿啮合。如果波发生器产生输入旋转，则随着波发生器插头旋转，与圆形花键的齿啮合的柔性花键齿缓慢地改变位置。柔性花键的椭圆的长轴随着波发生器一起旋转，使得齿的啮合点以与波发生器轴相同的速率围绕中心点回转。在设计谐波驱动器时，柔性花键上的齿比圆形花键上的齿少例如，少两个。结果，对于波发生器的每次完整旋转，柔性花键将相对于圆形花键向后旋转少量在该示例中为两个齿。由此，波发生器的旋转动作导致柔性花键在相反方向上的旋转慢得多。结果，谐波驱动器：无间隙；高度紧凑且重量轻；传动比高；具有标准壳体内的可重配置比率；当重新定位惯性载荷时具有良好的分辨率和可重复性；扭矩能力高；可能的齿轮减速比较高；并且具有同轴的输入轴和输出轴。然而，谐波驱动器经常遭受效率降低，效率可能低至80％，这低于标准非谐波驱动传动装置的更典型的93％的效率。在图1中，示出了已知谐波驱动器100的一个实施方式的示例的系统图。谐波驱动器100包括波发生器102、柔性花键104和圆形刚性花键106。在该示例中，波发生器102包括：波发生器插头108，其将波发生器102耦合至驱动轴未示出；和外轴承110，其是椭圆盘。柔性花键104包括多个齿112，并且圆形刚性花键106也包括多个齿114，其中柔性花键的多个齿112和圆形刚性花键106的多个齿114被配置成彼此机械对接。而且，在该示例中，还示出了放大视图116，柔性花键104的齿112的示例齿廓118与圆形刚性花键106的齿114的齿廓120对接。总体上，效率损失的大部分归因于在啮合过程期间齿之间的摩擦。已经利用混合结果广泛研究了通过优化齿形来提高该效率的已知方法。而且，已知的谐波驱动器诸如谐波驱动器100具有谐波驱动器100的齿的运动轨迹，其对应于在运动轨迹内具有方向改变的点的长曲余摆线prolatetrochoid运动。具体地，在图2中，示出了放大视图200的一个实施方式的示例的系统图类似于图1中所示的放大视图116。在该视图200中，绘制了柔性花键104的齿112的齿204相对于圆形刚性花键106的齿114的第一齿206和第二齿208的运动轨迹202。在圆形刚性花键106的齿114的第一齿206和第二齿208之间的是齿腔210，齿腔210被配置成接收柔性花键104的齿112的齿204。在该示例中，柔性花键104的齿112的齿204具有第一中心位置212，并且齿腔210具有第二中心位置214。在该示例中，当谐波驱动器100的两个齿轮即，柔性花键104和圆形刚性花键106的相对运动216近似于齿条时，获得运动轨迹202。在主横截面即，垂直于轴线218并在柔性花键104的齿204在相对运动216示出的齿轨迹方向中的给定位置处选定的横截面中获得运动轨迹202，其通常构成形成两个齿轮柔性花键104和圆形刚性花键106的齿廓的基础。总体上，运动轨迹202的合成曲线是长曲余摆线运动曲线，其对应于在轮沿着直线滚动而没有滑动时由从圆形轮缘延伸的点跟踪的曲线，其中曲线包括环220、222和224。由于沿着运动轨迹202的曲线的该长曲余摆线运动，在图3A中，示出了谐波驱动器100的速度分布302相对于齿204沿着水平轴线304的位置的曲线图300。在该示例中，齿204的速度在点306处从零或近似为零开始并且沿着速度分布302曲线快速增加，直到在对应于齿204的第一中心位置212的点308沿着速度分布302处达到最大速度在沿着运动轨迹202的曲线行进的同时到达齿腔210内的第二中心位置214。这样，在点308处，柔性花键104的齿112的齿204达到与齿腔210内的圆形刚性花键106的齿114的第一齿206和第二齿208的完全接合。由于齿204与第一齿206和第二齿208完全接合，因此这导致柔性花键104和圆形刚性花键106之间的高载荷状态。然而，由于该运动是运动轨迹202的曲线中所示的长曲余摆线运动，至少包括环222，这致使齿204相对于第一齿206和第二齿208的运动在点310处立即改变方向并且在快速降低速度的同时立即沿相反方向高速行进，直到到达速度分布302的速度约为零的点312。图3B示出了该运动轨迹202的所得效率。在图3B中，示出了载荷乘以速度316的曲线图314。载荷乘以速度316的曲线下的面积318代表与基于运动轨迹202的谐波驱动器100的效率成比例的摩擦损失。遗憾的是，由于这些问题，目前谐波驱动器的最佳效率为近似90％，并且鉴于典型的制造差异，这些高效率难以始终如一地实现。这样，需要一种比现有方法更有效的生产谐波驱动器的方法。发明内容公开了一种优化型谐波驱动器“OHD”。所述OHD包括波发生器、柔性花键和圆形刚性花键。所述波发生器包括波发生器型面，所述波发生器型面使所述波发生器在高载荷状态期间的速度分布最小化。所述柔性花键附接至所述波发生器，并且所述圆形刚性花键机械地接合到所述柔性花键。所述柔性花键包括多个柔性花键齿，并且所述圆形刚性花键包括多个刚性花键齿。所述多个刚性花键齿大于所述多个柔性花键齿，并且当所述多个刚性花键齿中的刚性花键齿与所述多个柔性花键齿中的柔性花键齿完全接合时，存在所述高载荷状态。最小化的所述速度分布可在所述高载荷状态下近似等于零。还公开了一种用于制造所述OHD的方法。所述方法包括：确定所述波发生器型面，使得所述波发生器型面使所述波发生器在高载荷状态期间的速度分布最小化。所述方法还可包括：确定匹配所述波发生器型面的柔性齿型面，其中所述多个柔性花键齿中的每个柔性花键齿均具有匹配所述波发生器型面的柔性齿型面，并且所述柔性齿型面还使所述波发生器和所述多个柔性花键齿的组合在所述高载荷状态期间的速度分布最小化。所述方法可进一步包括：确定匹配所述波发生器型面的刚性齿型面，其中所述多个刚性花键齿中的每个刚性花键齿均具有匹配所述波发生器型面的所述刚性齿型面，并且所述刚性齿型面还使所述波发生器、多个柔性花键齿和所述多个刚性花键齿的组合在所述高载荷状态期间的速度分布最小化。通过研究以下附图和详细描述，本发明的其他装置、设备、系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员将是或将变得显而易见。所有这些附加的系统、方法、特征和优点都旨在包括在本说明书中，在本发明的范围内，并受所附权利要求书的保护。附图说明通过参考以下附图可以更好地理解本发明。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。在附图中，相同的附图标记在不同视图中表示相应的部分。图1是已知谐波驱动器的一个实施方式的示例的系统图。图2是图1中所示的谐波驱动器的放大视图的一个实施方式的示例的系统图。图3A是图1和图2中所示的谐波驱动器的速度分布的曲线图。图3B是载荷乘以速度的曲线图，其中载荷乘以速度的曲线下的面积代表与图1和图2中所示的谐波驱动器的效率成比例的摩擦损失。图4是根据本公开的优化型谐波驱动器“OHD”的一个实施方式的示例的系统图。图5A是柔性花键的齿中的第一齿相对于根据本公开的圆形刚性花键的齿中的第一齿和第二齿的运动轨迹的一个实施方式的示例的曲线图。图5B是对应于根据本公开的图5A中所示的运动轨迹曲线的沿着水平轴线的第一齿的速度分布的示例的曲线图。图5C是载荷乘以速度的一个实施方式的示例的曲线图，其中载荷乘以速度的曲线下的面积代表与根据本公开的谐波驱动器的效率成比例的摩擦损失。图6是根据本公开的齿的齿型面轮廓的一个实施方式的示例的侧视图。图7是根据本公开的齿型面轮廓的一个实施方式的示例的曲线图。图8是根据本公开的波发生器型面轮廓的一个实施方式的示例的曲线图。图9是根据本公开的图8中所示的波发生器型面轮廓的实施方式的另一曲线图。图10是根据本公开的图4中所示的制造OHD的方法的一个实施方式的示例的流程图。具体实施方式公开了一种优化型谐波驱动器“OHD”。所述OHD包括波发生器、柔性花键和圆形刚性花键。所述波发生器包括波发生器型面，所述波发生器型面使所述波发生器在高载荷状态期间的速度分布最小化。所述柔性花键附接至所述波发生器，并且所述圆形刚性花键机械地接合到所述柔性花键。所述柔性花键包括多个柔性花键齿，并且所述圆形刚性花键包括多个刚性花键齿。所述多个刚性花键齿大于所述多个柔性花键齿，并且当所述多个刚性花键齿中的刚性花键齿与所述多个柔性花键齿中的柔性花键齿完全接合时，存在所述高载荷状态。最小化的所述速度分布可在所述高载荷状态下近似等于零。还公开了一种用于制造所述OHD的方法。所述方法包括：确定所述波发生器型面，使得所述波发生器型面使所述波发生器在高载荷状态期间的速度分布最小化。所述方法还可包括：确定匹配所述波发生器型面的柔性齿型面，其中所述多个柔性花键齿中的每个柔性花键齿均具有匹配所述波发生器型面的柔性齿型面，并且所述柔性齿型面还使所述波发生器和所述多个柔性花键齿的组合在所述高载荷状态期间的速度分布最小化。所述方法可进一步包括：确定匹配所述波发生器型面的刚性齿型面，其中所述多个刚性花键齿中的每个刚性花键齿均具有匹配所述波发生器型面的所述刚性齿型面，并且所述刚性齿型面还使所述波发生器、多个柔性花键齿和所述多个刚性花键齿的组合在所述高载荷状态期间的速度分布最小化。在图4中，示出了根据本公开的OHD400的一个实施方式的示例。OHD400包括波发生器402、柔性花键404和圆形刚性花键406。在该示例中，波发生器402包括用于将波发生器402联接到驱动轴未示出的波发生器插头408以及作为椭圆盘的外轴承410。柔性花键404包括多个齿412本文中也被称为“柔性花键齿412”，并且圆形刚性花键406也包括多个齿414本文中也被称为“刚性花键齿414”，其中柔性花键的多个齿412和圆形刚性花键406的多个齿414是互补的并被配置成彼此机械对接。在该示例中，外轴承410具有半长轴416即，长轴418的一半，半长轴416从中心420延伸到外轴承410的波发生器型面422是外边缘。而且，在该示例中，放大视图424还示出了柔性花键404的齿412中的第一齿426和第二齿428的示例轮廓，其与圆形刚性花键406的齿414中的第一齿430、第二齿432和第三齿434的轮廓对接。在该示例中，波发生器402还包括波发生器型面422，波发生器型面422是对应于波发生器402的椭圆形状的圆周的外边缘。另外，柔性花键404的齿412中的每个齿包括第一齿426和第二齿428均具有柔性齿型面436，柔性齿型面436匹配波发生器型面422并且还使波发生器402和柔性花键404的组合在高载荷状态期间的速度分布最小化。而且，刚性花键406的齿414中的每个齿包括第一齿430、第二齿432和第三齿434均具有刚性齿型面438，刚性齿型面438匹配波发生器型面422并且还使刚性花键406在高载荷状态期间的速度分布最小化。在该示例中，本领域普通技术人员应理解，齿412和414的形状总体上是出于说明的目的而绘制的；然而，应理解，将通过由所公开方法确定的柔性齿型面436和刚性齿型面438的形状轮廓来确定齿412和414的实际形状即，型面。总体上，本公开允许波发生器型面422、柔性齿型面436和刚性齿型面438的曲线具有位置分布和速度分布，该位置分布和速度分布使最高径向接合速率下的载荷最小化并且使最小或零接合速率下的载荷最大化。利用本文中描述的非线性渐开线曲线生成过程来确定曲线。许多齿轮利用渐开线齿轮轮廓，其中齿的轮廓是圆的渐开线即，基于通过假想的拉紧绳的端部将自身从该固定圆展开而跟踪的螺旋曲线。利用该方法，渐开线齿轮的齿廓仅取决于齿轮齿数、压力角和齿距，而不取决于与其配合的齿轮。这基于sinθ-θcosθ的欧拉关系，其中θ值介于-90度到90度之间。然而，该关系仅适用于平面内齿轮传动，其中齿轮的齿相对于彼此沿着相同的角度方向和速率啮合和移动。然而，在谐波齿轮中，存在两个不同的角速率，其中一个角速率是波发生器402的角速率，而另一个角速率是柔性花键404的多个齿412和圆形刚性花键406的多个齿414之间的齿轮界面的径向速率。在该示例中，柔性花键404的齿412围绕柔性花键404的外侧径向地定位，并且圆形刚性花键406的齿414从圆形刚性花键406径向向内定位。柔性花键404和波发生器402放置在圆形刚性花键406的内侧，使柔性花键404的齿412与圆形刚性花键406的齿414啮合。柔性花键404紧密地装配在波发生器402的波发生器型面422上，使得当波发生器插头408旋转致使外轴承410旋转时，柔性花键404变形为波发生器型面422的形状。由于波发生器型面422是椭圆成形的，所以当外轴承410旋转时，波发生器型面422跟踪沿着长轴418具有最大延伸的平面偏转。这导致柔性花键404的齿412相对于圆形刚性花键406的齿414具有额外的正交运动，因为随着波发生器402旋转，柔性花键404的齿412仅在沿着长轴418沿着柔性花键404的相对两侧的两个不同接触区域440和442处与圆形刚性花键406的齿414接合并实际啮合。一旦波发生器402旋转经过给定组而到达圆形刚性花键406的齿414的齿，柔性花键404的齿412就从圆形刚性花键406的齿414拉开而到达沿着短轴444的最大距离。在该示例中，波发生器402以顺时针运动沿着角度θ446旋转。而且，随着波发生器402旋转，柔性花键404的齿412在包括旋转角运动和垂直于旋转角运动的正交运动的过程中与圆形刚性花键406的齿414一起啮合。柔性花键404的椭圆的长轴418随波发生器402旋转，使得齿412和414的啮合点围绕中心点418以与波发生器插头408相同的速率回转。OHD400在柔性花键404上的齿412比圆形刚性花键406上的齿414少例如少两个。这样，对于波发生器402的每次完整旋转，柔性花键404相对于圆形刚性花键406向后旋转少量即，两个齿。由此，与波发生器402的旋转方向相比，波发生器402的旋转动作导致柔性花键404沿相反方向的旋转较慢。OHD400的波发生器型面422由与角度θ442具有参数关系的半长轴416限定。半长轴416的长度被定义为等于：Hsin|θ|-|θ|cosθx其中H是设计为满足载荷的齿高，x大于0且小于1，并且θ446介于到之间。该关系是通过将其提高到x的分数幂而非线性失真的渐开线函数即，sin-θcos，这是描述波发生器型面422的最佳形状的一系列扩展中的第一项，但由于该最佳形状是投影在圆上的椭圆，没有用于该关系的闭合形式方程并且基于这一系列扩展仅可能具有良好的近似。在本公开中，选择一系列扩展的第一项是因为，在实践中，制造并加工波发生器402及齿412和414不能更精确地完成由一系列扩展的第一项给出的估计。该关系为柔性花键404和圆形刚性花键406二者上的所有齿412和414生成适当的齿廓。结果，H变为波发生器402的长轴418和短轴444之差。这样，总体上，外轴承410的波发生器型面420具有椭圆形状，该椭圆形状的半长轴416的长度产生运动轨迹，该运动轨迹具有速度分布，该速度分布在起点具有初始的高速度，然后在柔性花键404的齿412与圆形刚性花键406的齿414完全接合时降为零或接近零。该位置对应于高载荷状态。在到达该位置之后，该运动轨迹产生从零增加到具有高速度的终点位置的速度分布。然后，所得到的速度分布为，第一方向上的高速平滑地过渡到相反的第二方向上的高速。如果载荷具有恒定值，则所得载荷乘以速度分布下的速度的曲线将导致对应于速度分布从第一方向上的第一最大速度过渡到相反的第二方向上的第二最大速度的下降曲线。下降中的最低点可等于零或接近零，导致摩擦损失低得多，这对应于OHD400的较高效率。作为一个示例，如果期望设计柔性花键404上具有200个齿412且圆形刚性花键406上具有202个齿414的六6英寸直径的OHD400，则OHD400的合成减速比等于齿412的数目即，200减去齿414的数目即，202然后除以齿412的数目即，200-202200。合成减速比的所得值是-0.01，这意味着柔性花键404以波发生器402的速度的1％并在波发生器402的相反方向旋转。而且，齿宽等于π即，3.14159265...的三3倍除以齿414的数目即，202，等于0.0466英寸。在该宽度处，由于因柔性花键404的齿412和圆形刚性花键406的齿414的啮合致使的潜在弯曲，高齿是非期望的。这样，齿高即，H应该设定为近似不高于0.045英寸，这将设定齿和波发生器402二者的参数。在该示例中，0.045英寸的齿高是针对柔性花键404的齿412和圆形刚性花键406的齿414二者。换句话说，在该示例中，多个刚性花键齿大于多个柔性花键齿，多个刚性花键齿具有第一齿数，并且多个柔性花键齿具有第二齿数。齿差等于第二齿数减去第一齿数，并且减速比等于齿差除以第一齿数。而且，齿宽等于圆形刚性花键的一半周长除以第一齿数，并且H近似等于和小于齿宽。为了确定波发生器型面422，基于长轴418和齿H的高度来确定波发生器402的参数半径“Rm”。如前所述，由与角度θ442具有参数关系的半长轴416限定OHD400的波发生器型面422。半长轴416的长度被定义为等于下面关系本文中被称为关系1：Hsin|θ|-|θ|cosθx其中H是设计成满足载荷的齿高，x大于0且小于1，并且θ446介于到之间。在该示例中，齿H的高度等于0.045英寸，并且OHD400的直径等于6英寸。这样，波发生器的参数半径Rm等于：Rm＝半长轴-Hsin|θ|-|θ|cosθx插入H和半长轴418的值，该关系变为：其中x大于0且小于1，并且θ446介于到之间。转向图5A，示出了根据本公开的柔性花键404的齿412中的第一齿426相对于圆形刚性花键406的齿414中的第一齿430和第二齿432的运动轨迹502的曲线图500。在该曲线图500中，第一齿426的运动轨迹502的曲线使角度θ504沿着水平轴线506成角度地行进180度即，π弧度，从-90度即，-π2的起点508行进到90度即，π2的终点510。根据运动轨迹502的曲线，本领域普通技术人员应理解，第一齿426相对于圆形刚性花键406的齿414的运动速度在起点508和终点510处较高，并且在峰值点512处接近零。在图5B中，示出了根据本公开的第一齿426沿着水平轴线518的速度分布516的对应曲线图514，对应于图5A中所示的运动轨迹502的曲线。在该示例中，可以看出，在从起点508起的正向的点520处速度最大即，正的最大值，并且在从终点510起的反向的点522处速度最大即，负的最大值。不同于已知谐波驱动器的速度分布示出为图3A中的速度分布302，从正向的点520处的最大速度和反向的点522处的最大速度的速度过渡524不是非常陡并且更平缓地通过点526处的速度零，其对应于柔性花键404的齿412和刚性花键406的齿414之间完全接合的峰值载荷状态。图5C是载荷乘以速度530的曲线图528，其中载荷乘以速度530的曲线下的面积532代表与根据本公开的OHD400的效率成比例的摩擦损失。不同于图3B中所示的已知谐波驱动器100的曲线图304，由于当前曲线图528示出点526处的速度零是峰值载荷状态，所以载荷乘以速度530的曲线具有接近零的倾角534，其中速度分布在点526处为速度零或接近零。这意味着摩擦损失即，面积532远小于已知谐波驱动器100的摩擦损失如图3B的面积308所示，因此，OHD400的效率高于谐波驱动器100的效率。图6是根据本公开的齿602的齿型面轮廓600。在该示例中，齿602包括齿高即，H604和齿宽606。齿高604从齿602的基部608延伸到齿602的高度点610是齿602的高度部分。当设计齿型面轮廓600时，从初始的圆形波发生器减去齿高604，以产生波函数的方式展现这种减少，该波函数将正确地控制齿412和414的啮合速度，这将优化该形状轮廓即，齿412和414二者的波发生器型面422和齿型面轮廓600以使载荷下的速度最小化。齿412和414中的每个齿均制造成相同的齿高即，H604和齿宽606，但齿宽606由圆形刚性花键406的直径控制。如前所述，作为一个示例，通过圆形刚性花键406的一半即，12周长除以设计的传动比所需的齿数来确定齿宽606。这提供了每个齿诸如齿602的总齿宽606。齿宽606在π段中被线性划分并且用于形成齿602的基部宽度“B”。利用关系1如前所述来创建齿型面轮廓600，与每个齿高604关联的齿宽606是从角度0到π弧度确定的B。换句话说，齿型面轮廓600由下面关系定义：其中角度θ从变化为这是由关系1确定的每个齿高604的“水平”位置。结果，齿高604变为波发生器402的长轴418和短轴444之差。转向图7，示出了根据本公开的齿型面轮廓702的一个实施方式的示例的曲线图700。在该示例中，齿型面轮廓702对应于图6中所示的齿型面轮廓600，其具有之前描述的六6英寸直径的OHD400的示例值，该OHD400在柔性花键404上具有200个齿412并且在圆形刚性花键406上具有202个齿414。OHD400的合成减速比等于-0.01，并且齿宽606等于0.0466英寸。齿高即，H604被设定为0.045英寸，并且x被设定为近似或者约为0.6471。所得到的齿型面轮廓702利用下式针对角度θ从到而从0变为0.045：Hsin|θ|-|θ|cosθx其中H等于0.045并且x等于在图8中，示出了根据本公开的波发生器型面轮廓802的一个实施方式的示例的曲线图800。在该示例中，波发生器型面轮廓802对应于图4中所示的波发生器型面422，其具有之前描述的六6英寸直径的OHD400的示例值，该OHD400在柔性花键404上具有200个齿412并且在圆形刚性花键406上具有202个齿414。OHD400的合成减速比等于-0.01并且齿宽606等于0.0466英寸。齿高即，H604被设定为0.045英寸，并且x被设定为近似或者约为0.6471。所得到的波发生器型面轮廓802利用下式针对角度θ从到而从2.955变为3.00：RM-Hsin|θ|-|θ|cosθx其中H等于0.045，RM是等于3的半长轴416即，为6的长轴418的一半，并且x等于转向图9，示出了根据本公开的波发生器型面轮廓902的实施方式的另一曲线图900。类似于图8中的示例，在该示例中，波发生器型面轮廓902对应于图4中所示的波发生器型面422，其具有之前描述的六6英寸直径的OHD400的示例值，该OHD400在柔性花键404上具有200个齿412并且在圆形刚性花键406上具有202个齿414。如前所述，OHD400的减速比等于-0.01，齿宽606等于0.0466英寸，齿高604等于0.045英寸，x被设定为并且RM416等于3。曲线图900具有均从-3.00到3.00的水平轴线值和竖直轴线值。另外，曲线图900包括半径矢量904，半径矢量904随角度θ906从–π旋转到π参考零轴线908。在该示例中，零轴线908处于等于0弧度910的角度，第一点912处于等于弧度的角度，第二点914处于等于弧度的角度，并且与零轴线908相反的点916处于等于π弧度即，或者另选地–π弧度的角度。在该示例中，半径矢量904随角度θ906旋转并且跟踪波发生器型面轮廓902。由于H等于0.045英寸，波发生器型面轮廓902是几乎为圆形的椭圆。长轴912的值为6.00英寸即，从-3.00到3.00，并且短轴914为5.91英寸即，从-2.955到2.955，其中长轴和短轴之差为0.09英寸即，半长轴和半短轴之差为0.045英寸，对应于0.045英寸的齿高H值的两倍。在图10中，示出了根据本公开制造OHD400的方法1000的一个实施方式的示例的流程图。该方法开始于：确定1002波发生器型面，使得波发生器型面使波发生器在高载荷状态期间的速度分布最小化。然后，该方法包括：确定1004匹配波发生器型面的柔性齿型面，其中多个柔性花键齿的每个柔性花键齿均具有匹配波发生器型面的柔性齿型面，并且柔性齿型面还使波发生器和多个柔性花键齿的组合在高载荷状态期间的速度分布最小化。然后，该方法进一步包括：确定706匹配波发生器型面的刚性齿型面，其中多个刚性花键齿的每个刚性花键齿均具有匹配波发生器型面的刚性齿型面，并且刚性齿型面还使波发生器、多个柔性花键齿和多个刚性花键齿的组合在高载荷状态期间的速度分布最小化。然后，该方法结束。在该方法1000中，当柔性花键404的多个齿412与圆形刚性花键406的多个齿414接合即，啮合时，最小化的速度分布近似等于零。由与角度θ906具有参数关系的半径矢量904确定波发生器型面422，其中半径矢量904等于RM-Hsin|θ|-|θ|cosθx，其中x大于0且小于1。另外，H是多个柔性花键齿412的柔性花键齿602的齿高604，RM是波发生器402的半长轴416，并且角度θ906介于到之间。如前所述，H604近似等于且小于齿宽606，并且齿宽等于圆形刚性花键406的周长的一半除以第一齿数。第一齿数等于多个刚性花键齿412的总齿数，并且第二齿数等于多个刚性花键齿414的总齿数。在该示例中，多个刚性花键齿414大于多个柔性花键齿412，所以第一齿数大于第二齿数。减速比等于齿差除以第一齿数，其中齿差等于第二齿数减去第一齿数。齿宽606等于圆形刚性花键406的周长的一半除以第一齿数，并且H近似等于且小于齿宽606。在该示例中，通过参数关系来确定柔性齿型面，该参数关系被定义为其中a大于0且小于1，并且介于到之间。同样，通过参数关系来确定匹配波发生器型面的刚性齿型面，该参数关系被定义为Hsin|φ|-|φ|cosφb，其中b大于0且小于1，并且φ介于到之间。总体上，刚性齿型面与柔性齿型面相同并且总体示出为图6中的齿型面轮廓600。本领域普通技术人员应注意，在这些示例中，角度变量θ、和φ相同。另外，指数变量x、a和b也是如此。不同符号的原因是为了更好地说明与波发生器型面、柔性齿型面或刚性齿型面关联的变量。应当理解，可在不脱离本发明的范围的情况下改变本发明的各个方面或细节。它并非详尽无遗，并不将所要求保护的发明限制于所公开的精确形式。此外，前面的描述仅用于说明的目的，而不是为了限制的目的。根据以上描述，修改和变化是可能的，或者修改和变化可以从实践本发明获得。权利要求及其等同物限定了本发明的范围。在实施方式的一些替代示例中，框中提到的一个或多个功能可以不按图中所示的顺序发生。例如，在一些情况下，连续示出的两个框可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。另外，除了流程图或框图中所示的框之外，还可以添加其他框。此外，本公开包括根据以下条款的示例：条款1、一种谐波驱动器400，该谐波驱动器400包括：波发生器402，所述波发生器402具有使所述波发生器402在高载荷状态期间的速度分布516最小化的波发生器型面422；柔性花键404，所述柔性花键404附接至所述波发生器402，其中所述柔性花键404包括多个柔性花键齿412；以及圆形刚性花键406，所述圆形刚性花键406机械地接合到所述柔性花键404，其中所述圆形刚性花键406包括多个刚性花键齿414，其中，所述多个刚性花键齿414大于所述多个柔性花键齿412；并且其中，当所述多个刚性花键齿414中的刚性花键齿与所述多个柔性花键齿412中的柔性花键齿完全接合时，存在所述高载荷状态。条款2、根据条款1所述的谐波驱动器400，其中，所述速度分布516在所述高载荷状态下近似等于零。条款3、根据条款2所述的谐波驱动器400，其中，所述多个柔性花键齿412中的每个柔性花键齿426，428均具有匹配所述波发生器型面422的柔性齿型面436，600；并且其中，所述柔性齿型面436，600还使所述波发生器402和所述多个柔性花键齿412的组合在所述高载荷状态期间的速度分布最小化。条款4、根据条款3所述的谐波驱动器400，其中，所述多个刚性花键齿414中的每个刚性花键齿430，432，434均具有匹配所述波发生器型面的刚性齿型面438，600；并且其中，所述刚性齿型面438，600还使波发生器402、多个柔性花键齿412和多个刚性花键齿414的组合在所述高载荷状态期间的速度分布最小化。条款5、根据条款4所述的谐波驱动器400，其中，所述波发生器型面422由与角度θ906具有参数关系的半径矢量904限定；其中，所述半径矢量904等于RM-Hsin|θ|-|θ|cosθx；其中，x大于0且小于1；其中，H604是所述多个柔性花键齿412中的柔性花键齿426，428的齿高；其中，RM是所述波发生器402的半长轴416；并且其中，θ906介于到之间。条款6、根据条款5所述的谐波驱动器400，其中，H604等于所述波发生器402的所述半长轴416与所述波发生器402的半短轴之差。条款7、根据条款5所述的谐波驱动器400，其中，所述多个刚性花键齿414大于所述多个柔性花键齿412；其中，所述多个刚性花键齿414具有第一齿数；其中，所述多个柔性花键齿412具有第二齿数；其中，齿差等于所述第二齿数减去所述第一齿数；其中，减速比等于所述齿差除以所述第一齿数；其中，齿宽606等于所述圆形刚性花键406的周长的一半除以所述第一齿数；并且其中，H604近似等于且小于所述齿宽606。条款8、根据条款7所述的谐波驱动器400，其中，所述柔性齿型面436由角度的参数关系限定，其被定义为其中，a大于0且小于1；并且其中，介于到之间。条款9、根据条款8所述的谐波驱动器400，其中，所述刚性齿型面438由角度φ的参数关系限定，其被定义为Hsin|φ|-|φ|cosφb；其中，b大于0且小于1；并且其中，φ介于到之间。条款10、根据条款9所述的谐波驱动器400，其中，所述刚性齿型面438与所述柔性齿型面436相同。条款11、一种用于制造具有波发生器402的谐波驱动器400的方法1000，其中所述波发生器402具有波发生器型面422，所述方法1000包括以下步骤：确定所述波发生器型面422，使得所述波发生器型面422使所述波发生器402在高载荷状态期间的速度分布516最小化；其中，所述谐波驱动器400包括：柔性花键404，所述柔性花键404附接至所述波发生器402，其中所述柔性花键404包括多个柔性花键齿412；以及圆形刚性花键406，所述圆形刚性花键406机械地接合到所述柔性花键404，其中所述圆形刚性花键406包括多个刚性花键齿414，其中，所述多个刚性花键齿414大于所述多个柔性花键齿412；并且其中，当所述多个刚性花键齿414中的刚性花键齿与所述多个柔性花键齿412中的柔性花键齿完全接合时，存在所述高载荷状态。条款12、根据条款11所述的方法1000，其中，最小化的所述速度分布516近似等于零。条款13、根据条款12所述的方法1000，其中，确定所述波发生器型面422的步骤包括：确定与角度θ906具有参数关系的半径矢量904，其中，所述半径矢量904等于RM-Hsin|θ|-|θ|cosθx；其中，x大于0且小于1；其中，H604是所述多个柔性花键齿412中的柔性花键齿的齿高；其中，RM是所述波发生器402的半长轴416；并且其中，θ906介于到之间。条款14、根据条款13所述的方法1000，所述方法1000进一步包括：确定H604，其中，所述多个刚性花键齿414大于所述多个柔性花键齿412；其中，所述多个刚性花键齿414具有第一齿数；其中，所述多个柔性花键齿412具有第二齿数；其中，齿差等于所述第二齿数减去所述第一齿数；其中，减速比等于所述齿差除以所述第一齿数；其中，齿宽606等于所述圆形刚性花键406的周长的一半除以所述第一齿数；并且其中，H604近似等于且小于所述齿宽606。条款15、根据条款14所述的方法1000，所述方法1000进一步包括：确定匹配所述波发生器型面422的柔性齿型面436，其中，所述多个柔性花键齿412中的每个柔性花键齿均具有匹配所述波发生器型面422的柔性齿型面436；并且其中，所述柔性齿型面436还使所述波发生器402和所述多个柔性花键齿412的组合在所述高载荷状态期间的速度分布516最小化。条款16、根据条款15所述的方法1000，其中，确定所述柔性齿型面436的步骤包括：确定角度的参数关系，所述角度被定义为其中，a大于0且小于1；并且其中，介于到之间。条款17、根据条款16所述的方法1000，所述方法1000进一步包括：确定匹配所述波发生器型面422的刚性齿型面438，其中，所述多个刚性花键齿414中的每个刚性花键齿均具有匹配所述波发生器型面422的刚性齿型面438；并且其中，所述刚性齿型面438还使波发生器402、多个柔性花键齿412和多个刚性花键齿414的组合在所述高载荷状态期间的速度分布516最小化。条款18、根据条款17所述的方法1000，其中，确定匹配所述波发生器型面422的刚性齿型面438的步骤包括：确定角度φ的参数关系，其被定义为Hsin|φ|-|φ|cosφb，其中，b大于0且小于1；并且其中，φ介于到之间。条款19、根据条款18所述的方法1000，其中，所述刚性齿型面438与所述柔性齿型面436相同。条款20、一种用于制造具有波发生器402的谐波驱动器400的方法1000，其中所述波发生器402具有波发生器型面422，所述方法1000包括以下步骤：确定所述波发生器型面422，使得所述波发生器型面422使所述波发生器402在高载荷状态期间的速度分布516最小化；其中，所述谐波驱动器400包括：柔性花键404，所述柔性花键404附接至所述波发生器402，其中所述柔性花键404包括多个柔性花键齿412；以及圆形刚性花键406，所述圆形刚性花键406机械地接合到所述柔性花键404，其中所述圆形刚性花键406包括多个刚性花键齿414，其中，所述多个刚性花键齿414大于所述多个柔性花键齿412；并且其中，当所述多个刚性花键齿414中的刚性花键齿与所述多个柔性花键齿412中的柔性花键齿完全接合时，存在所述高载荷状态；确定匹配所述波发生器型面422的柔性齿型面436，其中，所述柔性齿型面436还使所述波发生器402和所述多个柔性花键齿412的组合在所述高载荷状态期间的速度分布516最小化；以及确定匹配所述波发生器型面422的刚性齿型面438，其中，所述刚性齿型面438还使所述波发生器402、多个柔性花键齿412和多个刚性花键齿414的组合在所述高载荷状态期间的速度分布516最小化。已经出于说明和描述的目的呈现了对实现方式的不同示例的描述，并且该描述不旨在穷举或限于所公开的形式的示例。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。此外，与其他期望的示例相比，实现方式的不同示例可以提供不同的特征。选择和描述所选择的一个或多个示例，以便最好地解释示例、实际应用的原理，并且使本领域普通技术人员能够理解本公开的各种示例，其各种修改适合于预期的特定用途。

权利要求：1.一种谐波驱动器400，该谐波驱动器400包括：波发生器402，所述波发生器402具有使所述波发生器402在高载荷状态期间的速度分布516最小化的波发生器型面422；柔性花键404，所述柔性花键404附接至所述波发生器402，其中所述柔性花键404包括多个柔性花键齿412；以及圆形刚性花键406，所述圆形刚性花键406机械地接合到所述柔性花键404，其中所述圆形刚性花键406包括多个刚性花键齿414，其中，所述多个刚性花键齿414大于所述多个柔性花键齿412；并且其中，当所述多个刚性花键齿414中的刚性花键齿与所述多个柔性花键齿412中的柔性花键齿完全接合时，存在所述高载荷状态。2.根据权利要求1所述的谐波驱动器400，其中，所述速度分布516在所述高载荷状态下近似等于零。3.根据权利要求1或2所述的谐波驱动器400，其中，所述多个柔性花键齿412中的每个柔性花键齿426，428均具有匹配所述波发生器型面422的柔性齿型面436，600；并且其中，所述柔性齿型面436，600还使所述波发生器402和所述多个柔性花键齿412的组合在所述高载荷状态期间的速度分布最小化。4.根据权利要求3所述的谐波驱动器400，其中，所述多个刚性花键齿414中的每个刚性花键齿430，432，434均具有匹配所述波发生器型面的刚性齿型面438，600；并且其中，所述刚性齿型面438，600还使波发生器402、多个柔性花键齿412和多个刚性花键齿414的组合在所述高载荷状态期间的速度分布最小化。5.根据权利要求4所述的谐波驱动器400，其中，所述波发生器型面422由与角度θ906具有参数关系的半径矢量904限定；其中，所述半径矢量904等于RM-Hsin|θ|-|θ|cosθx；其中，x大于0且小于1；其中，H604是所述多个柔性花键齿412中的柔性花键齿426，428的齿高；其中，RM是所述波发生器402的半长轴416；并且其中，θ906介于到之间。6.根据权利要求5所述的谐波驱动器400，其中，H604等于所述波发生器402的所述半长轴416与所述波发生器402的半短轴之差。7.根据权利要求5所述的谐波驱动器400，其中，所述多个刚性花键齿414大于所述多个柔性花键齿412；其中，所述多个刚性花键齿414具有第一齿数；其中，所述多个柔性花键齿412具有第二齿数；其中，齿差等于所述第二齿数减去所述第一齿数；其中，减速比等于所述齿差除以所述第一齿数；其中，齿宽606等于所述圆形刚性花键406的周长的一半除以所述第一齿数；并且其中，H604近似等于且小于所述齿宽606。8.根据权利要求7所述的谐波驱动器400，其中，所述柔性齿型面436由角度的参数关系限定，所述参数关系被定义为其中，a大于0且小于1；并且其中，介于到之间。9.根据权利要求8所述的谐波驱动器400，其中，所述刚性齿型面438由角度φ的参数关系限定，所述参数关系被定义为Hsin|φ|-|φ|cosφb；其中，b大于0且小于1；并且其中，φ介于到之间。10.一种用于制造具有波发生器402的谐波驱动器400的方法1000，其中所述波发生器402具有波发生器型面422，所述方法1000包括以下步骤：确定所述波发生器型面422，使得所述波发生器型面422使所述波发生器402在高载荷状态期间的速度分布516最小化；其中，所述谐波驱动器400包括：柔性花键404，所述柔性花键404附接至所述波发生器402，其中所述柔性花键404包括多个柔性花键齿412；以及圆形刚性花键406，所述圆形刚性花键406机械地接合到所述柔性花键404，其中所述圆形刚性花键406包括多个刚性花键齿414，其中，所述多个刚性花键齿414大于所述多个柔性花键齿412；并且其中，当所述多个刚性花键齿414中的刚性花键齿与所述多个柔性花键齿412中的柔性花键齿完全接合时，存在所述高载荷状态。11.根据权利要求10所述的方法1000，其中，最小化的所述速度分布516近似等于零，并且其中，确定所述波发生器型面422的步骤包括：确定与角度θ906具有参数关系的半径矢量904，其中，所述半径矢量904等于RM-Hsin|θ|-|θ|cosθx；其中，x大于0且小于1；其中，H604是所述多个柔性花键齿412中的柔性花键齿的齿高；其中，RM是所述波发生器402的半长轴416；并且其中，θ906介于到之间。12.根据权利要求10或11所述的方法1000，所述方法1000进一步包括：确定H604，其中，所述多个刚性花键齿414大于所述多个柔性花键齿412；其中，所述多个刚性花键齿414具有第一齿数；其中，所述多个柔性花键齿412具有第二齿数；其中，齿差等于所述第二齿数减去所述第一齿数；其中，减速比等于所述齿差除以所述第一齿数；其中，齿宽606等于所述圆形刚性花键406的周长的一半除以所述第一齿数；并且其中，H604近似等于且小于所述齿宽606。13.根据权利要求12所述的方法1000，所述方法1000进一步包括：确定匹配所述波发生器型面422的柔性齿型面436，其中，所述多个柔性花键齿412中的每个柔性花键齿均具有匹配所述波发生器型面422的柔性齿型面436；并且其中，所述柔性齿型面436还使所述波发生器402和所述多个柔性花键齿412的组合在所述高载荷状态期间的速度分布516最小化。14.根据权利要求13所述的方法1000，其中，确定所述柔性齿型面436的步骤包括：确定角度的参数关系，所述参数关系被定义为其中，a大于0且小于1；并且其中，介于到之间。15.根据权利要求14所述的方法1000，所述方法1000进一步包括：确定匹配所述波发生器型面422的刚性齿型面438，其中，所述多个刚性花键齿414中的每个刚性花键齿均具有匹配所述波发生器型面422的刚性齿型面438；并且其中，所述刚性齿型面438还使波发生器402、多个柔性花键齿412和多个刚性花键齿414的组合在所述高载荷状态期间的速度分布516最小化。

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