一種迴避齒輪幹涉的諧波減速的製造方法
2023-06-19 02:58:01
一種迴避齒輪幹涉的諧波減速的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種迴避齒輪幹涉的諧波減速機，圓環形剛性輪的內表面設置剛性內齒，圓環形剛性輪內設置波發生器；所述波發生器由具有橢圓形輪廓的剛性凸輪和鑲嵌在剛性凸輪外圈上的柔性軸承組成；在波發生器的軸承外圈上套裝柔性輪，柔性輪外表面設置與圓環形剛性輪內齒配合的外齒；柔性輪與圓環形剛齒輪同軸配置；所述圓環形剛性輪的剛性內齒齒形與柔性輪的外齒齒形為：在齒的頂面，開口端部分呈錐形，其他部位呈直線形。本發明結構合理，諧波減速機噪音低，運轉平穩，避免了齒輪幹涉，延長了減速機的使用壽命；諧波減速機效率提高，額定轉矩增大；諧波減速機可以採用一般齒輪加工方式進行加工。
【專利說明】一種迴避齒輪幹涉的諧波減速機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種常用於工業機器人關節處的諧波減速機，特別涉及嚙合過程中能夠迴避幹涉現象的諧波減速機。
【背景技術】
[0002]諧波減速機具有精度高，體積小，承載扭矩高的特點，廣泛用於工業機器人領域。傳統諧波減速機的圓環形剛性輪內齒和柔性輪外齒均採用直線形狀的齒輪。當柔性輪被波發生器彎曲成橢圓形時，在橢圓形長軸方向的兩端部位，直線形狀的柔性輪外齒與直線形狀的圓環形剛性輪內齒進行嚙合，由於柔性輪並非完全中空形狀，其底端存在輸出法蘭與柔性輪連成一個整體，其頂端為開口端，波發生器安裝在頂端柔性輪外齒部位。柔性輪未被波發生器橢圓彎曲時，柔性輪外齒和圓環形剛性輪內齒在軸向上平行。當柔性輪被彎曲成橢圓形時，原本與圓環形剛性輪內齒平行的柔性輪外齒發生傾斜，即柔性輪外齒和圓環形剛性輪內齒形成一定角度，使得當該圓環形剛性輪和柔性輪進行嚙合時發生幹涉現象。發生幹涉的柔性輪圓環形剛性輪在嚙合時，柔性輪和圓環形剛性輪會發生磨損，噪音增大，齒輪傳動不穩定，進而影響諧波減速機的效率和壽命。
[0003]與此同時，若按照柔性輪齒輪的彎曲量大小對其齒形進行修正後，在加工該齒輪，則不能採用一般直齒圓柱齒輪的直線加工方式。因而，在齒輪加工方式中受到一定限制。鑑於以上情況，需要尋找一種諧波減速機，不但能夠迴避齒形幹涉，而且能夠採用一般齒輪加工設備進行加工。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種結構合理，不僅能夠迴避齒形幹涉現象，而且能夠採用一般齒輪加工方式進行加工的迴避齒輪幹涉的諧波減速機。
[0005]本發明的技術解決方案是:
一種迴避齒輪幹涉的諧波減速機，其特徵是:包括圓環形剛性輪，圓環形剛性輪的內表面設置剛性內齒，圓環形剛性輪內設置波發生器；所述波發生器由具有橢圓形輪廓的剛性凸輪和鑲嵌在剛性凸輪外圈上的柔性軸承組成；在波發生器的軸承外圈上套裝柔性輪，柔性輪外表面設置與圓環形剛性輪內齒配合的外齒；柔性輪與圓環形剛齒輪同軸配置；波發生器有電機帶動作為旋轉驅動源；所述圓環形剛性輪的剛性內齒齒形與柔性輪的外齒齒形為:在齒的頂面，開口端部分呈錐形，其他部位呈直線形。
[0006]圓環形剛性輪的剛性內齒數與柔性輪的外齒數的差為2η個齒，η為正整數。
[0007]本發明結構合理，諧波減速機噪音低，運轉平穩，避免了齒輪幹涉，延長了減速機的使用壽命；諧波減速機效率提高，額定轉矩增大；諧波減速機可以採用一般齒輪加工方式進行加工。
【專利附圖】
【附圖說明】[0008]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0009]圖1是本發明一個實施例的結構示意圖。
[0010]圖2是本發明齒輪嚙合狀態示意圖。
[0011 ]圖3是傳統諧波減速機齒形圖。
[0012]圖4是本發明齒形圖。
[0013]圖5、圖6、圖7是本發明柔性輪在波發生器作用下變形示意圖。
[0014]圖8是傳統諧波減速機齒輪嚙合效果圖。
[0015]圖9是圖8的局部放大圖。
[0016]圖10是本發明齒輪嚙合效果圖。
[0017]圖11是圖10的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0018]圖1是諧波減速機的截面圖。一種迴避齒輪幹涉的諧波減速機，包括圓環形剛性輪1，圓環形剛性輪的內表面設置剛性內齒7，圓環形剛性輪內設置波發生器3 ;所述波發生器由具有橢圓形輪廓的剛性凸輪4和鑲嵌在剛性凸輪外圈上的柔性軸承5組成；在波發生器的軸承外圈上套裝柔性輪2，柔性輪外表面設置與圓環形剛性輪內齒配合的外齒6 ;柔性輪與圓環形剛齒輪同軸配置；波發生器有電機帶動作為旋轉驅動源；所述圓環形剛性輪的剛性內齒齒形與柔性輪的外齒齒形為:在齒的頂面，開口端9部分呈錐形10，其他部位呈直線形8。
[0019]圖2是諧波減速機齒輪嚙合狀態的示意圖。波發生器3將柔性輪2彎曲成橢圓形，使柔性輪2中處於橢圓形長軸方向兩端位置上的部分外齒6與圓環形剛性輪I的部分內齒7哨合。一般情況下，圓環形剛性輪I被固定在一個固定本體上，波發生器3由電機帶動作為旋轉驅動源。波發生器3轉動，使得兩個齒輪、的嚙合位置在圓周方向上移動。兩個齒輪的齒數差為2η個齒(η為正整數)，由於齒數差使得兩個齒輪之間相對波發生器3的旋轉產生大幅度減速的相對旋轉運動。因為圓環形剛性輪I是被固定的，所以柔性輪2的旋轉帶動與它連接的部件也產生旋轉，以此方式傳遞旋轉減速運動。
[0020]圖3為傳統諧波減速機的齒形圖，其齒形均為直線形狀。圖4為本發明諧波減速機的圓環形剛性輪1、柔性輪2齒形圖，在開口端9部分齒形為錐形齒形10，齒輪其他部位為直線形狀8齒形。
[0021]圖5、圖6、圖7是諧波減速機柔性輪在波發生器作用下變形示意圖。圖5為柔性輪2未變形時與圓環形剛性輪I的側面圖，由於柔性輪未發生變形，圓環形剛性輪內齒7的直線形狀部位8和柔性輪外齒6的直線形狀部位8均與軸向12平行。圖6為減速機柔性輪2在波發生器3作用下變形後的長軸方向的兩端部位側面圖，由於柔性輪2的變形，柔性輪外齒6的直線形狀部位8發生傾斜，並與圓環形剛性輪內齒7的直線形狀部位8形成一定角度。因此，圓環形剛性輪內齒7和柔性輪外齒6在嚙合時發生幹涉現象。圓環形剛性輪內齒7齒頂與柔性輪外齒6齒底形成了圓環形剛性輪內齒幹涉部位13，且柔性輪外齒6齒底在圓環形剛性輪內齒7上的截斷線為圓環形剛性輪內齒發生幹涉的臨界線16 ;柔性輪外齒6齒頂與圓環形剛性輪內齒7齒底形成了柔性輪外齒幹涉部位14，且圓環形剛性輪內齒7齒底在柔性輪外齒6上的截斷線為柔性輪外齒發生幹涉的臨界線15。圖7為減速機柔性輪2在波發生器3作用下變形後的短軸方向的兩端部位側面圖，圖中的柔性輪外齒6和圓環形剛性輪內齒7未發生嚙合，且柔性輪2的頂端9部位，其口徑向內變小。
[0022]圖8為傳統諧波減速機在波發生器3作用下，圓環形剛性輪內齒7和柔性輪外齒6嚙合效果圖，其中陰影部位分別為圓環形剛性輪內齒幹涉部位13和柔性輪外齒幹涉部位14。圖10為本發明諧波減速機在波發生器3作用下，圓環形剛性輪內齒7和柔性輪外齒6嚙合效果圖，齒輪之間嚙合良好，不發生幹涉。
[0023]圖9為圖8局部放大圖，反映了傳統諧波減速機齒輪嚙合時的幹涉現象，其中陰影部位分別為圓環形剛性輪內齒幹涉部位和柔性輪外齒幹涉部位。圖11為圖10局部放大圖，反映了本發明齒形的齒輪嚙合良好，不發生幹涉。
[0024]從本發明的齒形來看，該柔性輪和圓環形剛性輪在嚙合時不產生幹涉，並且可以採用一般的直線形圓柱直齒加工方式進行加工。
【權利要求】
1.一種迴避齒輪幹涉的諧波減速機，其特徵是:包括圓環形剛性輪，圓環形剛性輪的內表面設置剛性內齒，圓環形剛性輪內設置波發生器；所述波發生器由具有橢圓形輪廓的剛性凸輪和鑲嵌在剛性凸輪外圈上的柔性軸承組成；在波發生器的軸承外圈上套裝柔性輪，柔性輪外表面設置與圓環形剛性輪內齒配合的外齒；柔性輪與圓環形剛齒輪同軸配置；波發生器有電機帶動作為旋轉驅動源；所述圓環形剛性輪的剛性內齒齒形與柔性輪的外齒齒形為:在齒的頂面，開口端部分呈錐形，其他部位呈直線形。
2.根據權利要求1所述的一種迴避齒輪幹涉的諧波減速機，其特徵是:圓環形剛性輪的剛性內齒數與柔性輪的外齒數的差為2η個齒，η為正整數。
【文檔編號】F16H1/32GK103438156SQ201310400783
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】紀仕飛 申請人:上海鑫君傳動科技有限公司