CN104455314A - 一种谐波减速器用的圆弧齿形柔轮 - Google Patents

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/17—Toothed wheels

Abstract

本发明公开了一种谐波减速器用的圆弧齿形柔轮。包括杯体（1），杯体（1）的杯底为输出端，杯体（1）的开口为输入端；输入端的开口为波发生器安装口（2），波发生器安装口（2）的外圆设有传动齿轮（3）；传动齿轮（3）的轮齿由齿根圆弧面（4），齿尖圆弧面（5）、过渡圆弧面（6）和齿顶面（7）构成。本发明将柔性齿轮的整体结构形状设计为薄壁钟形式，在增加柔性齿轮的整体刚性的同时可使柔性齿轮的轴向尺寸减小；另外输出连接采用内外两个凸台定位面和螺钉连接，消除了连接间隙，可使输出连接部分无空程。本发明可以克服现有技术存在的动力传动效率低，运行起来噪声较大，寿命短的不足，提高谐波减速器的整机性能。

Description

一种谐波减速器用的圆弧齿形柔轮
技术领域
本发明涉及一种谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，属于齿轮传动技术领域。
背景技术
谐波齿轮传动是一种依靠弹性变形运动来实现传动的新型机构，它采用一个柔性构件来实现刚性机械传动难以实现的特殊功能。谐波齿轮传动系统通常由刚性齿轮、柔轮齿轮和波发生器三个基本构件组成。波发生器在柔性齿轮上产生一个移动变形波并与刚性齿轮啮合从而达到传动目的。因此，柔性齿轮是谐波齿轮传动中最为核心的基本构件。
目前最常见的柔性齿轮一般为薄壁直筒柔性齿轮，薄壁直筒柔性齿轮虽然具有轴向尺寸小、结构简单、工艺性好，容易加工等优点，但薄壁直筒柔性齿轮的直筒两端没有筒底，只能采用销轴式或花键式输出结构，承载力较小；且输出连接部分有空程。为了克服上述不足，目前又出现了一种薄壁杯状柔性齿轮，薄壁杯状柔性齿轮的杯底为柔性齿轮的输出端，输出可以采用螺钉连接，很好的克服了承载力较小、输出连接有空程的不足。
由于上述薄壁直筒和薄壁杯状两种柔性齿轮的轮齿仍采用的是传统的渐开线齿形，传统的渐开线齿形用于柔性齿轮时，存在动力传动效率低，运行起来噪声较大，寿命短的不足，影响谐波减速器的整机性能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，以克服现有技术存在的动力传动效率低，运行起来噪声较大，寿命短的不足，提高谐波减速器的整机性能。
本发明的技术方案：
一种谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，包括杯体，杯体的杯底为输出端，杯体的开口为输入端；输入端的开口为波发生器安装口，波发生器安装口的外圆设有传动齿轮；传动齿轮的轮齿由齿根圆弧面，齿尖圆弧面、过渡圆弧面和齿顶面构成。
前述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮中，所述杯体的输出端设有输出凸台，输出凸台的中心设有输出定位孔，输出定位孔的外缘沿圆周方向设有螺钉孔；输出凸台向杯底内侧突出或向杯底外侧突出，或向杯底内外侧双面突出。
前述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮中，所述输出凸台向杯底单侧突出时，输出凸台的厚度高于突出侧杯底0.3～0.5mm；所述输出凸台向杯底双侧突出时，输出凸台的厚度高于突出侧杯底1～5mm。
前述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮中，所述输出凸台内侧为螺钉拧紧面，输出凸台外侧为输出连接面。
前述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮中，所述输出凸台与杯底的连接、杯底与杯壁的连接和杯壁与传动齿轮两轴向端的连接均为圆弧过渡连接。
前述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮中，所述杯壁的形状为圆管状或钟形，圆管状杯壁上设有波形杯身。
前述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮中，所述钟形杯壁的壁厚为0.5～1.5mm，钟形的大圆半径为传动齿轮节圆直径的1.2～1.8倍，钟形长度为钟形大圆半径的0.3～0.7。
前述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮中，所述波发生器安装口的深度B大于传动齿轮轮齿长度b的2～5mm。
与现有技术相比，本发明将柔性齿轮的整体结构形状设计为薄壁钟形式，在增加柔性齿轮的整体刚性的同时可使柔性齿轮的轴向尺寸减小；另外输出连接采用内外两个凸台定位面和螺钉连接，消除了连接间隙，可使输出连接部分无空程。本发明可以克服现有技术存在的动力传动效率低，运行起来噪声较大，寿命短的不足，提高谐波减速器的整机性能。
附图说明
图1是本发明的结构一示意图；
图2是图1的轴测图；
图3是传动齿轮的轮齿形状示意图；
图4是本发明的结构二示意图；
图5是图4的轴测图。
附图中的标记为：1-杯体，2-波发生器安装口，3-传动齿轮，4-齿根圆弧面，5-齿尖圆弧面，6-过渡圆弧面，7-齿顶面，8-输出凸台，9-输出定位孔，10-螺钉孔，11-螺钉拧紧面，12-输出连接面，13-圆弧过渡，14-波形杯身。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
一种谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，如图1-5所示：包括杯体1，杯体1的杯底为输出端，杯体1的开口为输入端；输入端的开口为波发生器安装口2，波发生器安装口2的外圆设有传动齿轮3；传动齿轮3的轮齿如图3所示由齿根圆弧面4，齿尖圆弧面5、过渡圆弧面6和齿顶面7构成。图3中的R3为齿根圆弧面4的半径，R1为齿尖圆弧面5的半径，R2为过渡圆弧面6的半径。杯体1的输出端设有输出凸台8，输出凸台8的中心设有输出定位孔9，输出定位孔9的外缘沿圆周方向设有螺钉孔10；输出凸台8向杯底内侧突出或向杯底外侧突出，或向杯底内外侧双面突出。输出凸台8向杯底单侧突出时，输出凸台8的厚度高于突出侧杯底0.3～0.5mm；所述输出凸台8向杯底双侧突出时，输出凸台8的厚度高于突出侧杯底1～5mm。输出凸台8内侧为螺钉拧紧面11，输出凸台8外侧为输出连接面12。输出凸台8与杯底的连接、杯底与杯壁的连接和杯壁与传动齿轮3两轴向端的连接均为圆弧过渡13连接。杯壁的形状为圆管状或钟形，圆管状杯壁上设有波形杯身14。钟形杯壁的壁厚为0.5～1.5mm，钟形的大圆半径为传动齿轮3节圆直径的1.2～1.8倍，钟形长度为钟形大圆半径的0.3～0.7。波发生器安装口2的深度B大于传动齿轮3轮齿长度b的2～5mm。
实施例1
本例如图1～3所示，包括杯体1，杯体1的杯底为输出端，杯体1的开口为输入端；输入端的开口为波发生器安装口2，波发生器安装口2的外圆设有传动齿轮3；传动齿轮3的轮齿如图3所示由齿根圆弧面4，齿尖圆弧面5、过渡圆弧面6和齿顶面7构成。图3中的R3为齿根圆弧面4的半径，R1为齿尖圆弧面5的半径，R2为过渡圆弧面6的半径。杯体1的输出端设有输出凸台8，输出凸台8的中心设有输出定位孔9，输出定位孔9的外缘沿圆周方向设有螺钉孔10；输出凸台8向杯底内外侧双面突出，输出凸台8的厚度高于突出侧杯底3mm。输出凸台8内侧为螺钉拧紧面11，输出凸台8外侧为输出连接面12。输出凸台8与杯底的连接、杯底与杯壁的连接和杯壁与传动齿轮3两轴向端的连接均为圆弧过渡13连接。杯壁的形状为钟形，钟形杯壁的壁厚为1mm，钟形的大圆半径为传动齿轮3节圆直径的1.5倍，钟形长度为钟形大圆半径的0.5。波发生器安装口2的深度B大于传动齿轮3轮齿长度b的3mm。
实施例2
本例如图3～5所示，包括杯体1，杯体1的杯底为输出端，杯体1的开口为输入端；输入端的开口为波发生器安装口2，波发生器安装口2的外圆设有传动齿轮3；传动齿轮3的轮齿如图3所示由齿根圆弧面4，齿尖圆弧面5、过渡圆弧面6和齿顶面7构成。图3中的R3为齿根圆弧面4的半径，R1为齿尖圆弧面5的半径，R2为过渡圆弧面6的半径。杯体1的输出端设有输出凸台8，输出凸台8的中心设有输出定位孔9，输出定位孔9的外缘沿圆周方向设有螺钉孔10；输出凸台8向杯底内侧突出 2mm；输出凸台8内侧为螺钉拧紧面11，输出凸台8外侧为输出连接面12。输出凸台8与杯底的连接、杯底与杯壁的连接和杯壁与传动齿轮3两轴向端的连接均为圆弧过渡13连接。杯壁的形状为圆管状，圆管状杯壁上设有波形杯身14。波发生器安装口2粗糙度要求较高，其深度B大于传动齿轮3轮齿长度b的5mm。
本发明的工作过程及原理
本发明的圆弧齿形柔轮为薄壁波形杯状整体结构，波发生器的轴承安装在本发明的圆弧齿形柔轮杯体1的波发生器安装口2内，通过波发生器的轴承驱动本发明的柔轮旋转，柔轮外圆的传动齿轮3传力于刚性齿轮，刚性齿轮的反作用力作用于传动齿轮3上的圆弧形轮齿上，圆弧形轮齿经杯壁、过渡圆弧将扭矩传至杯底，由杯底的输出凸台将扭力传出至输出轴。
本发明的圆弧齿形柔轮中的波发生器安装口根据柔性轴承国家标准进行选定，柔轮外圆的轮齿设计为较小齿高H，并选定齿尖圆弧面5的半径R1，齿根圆弧面4的半径R3，过渡圆弧面6的半径R2；以及各圆弧面的圆心。然后根据上述数据设计加工刀具进行加工。
本发明的柔轮与刚轮啮合的齿数多，在受一定载荷后，发生微小变形能够啮合更多齿，啮合齿数比约为35%，承载能力大。而且柔轮轮齿一开始啮入即为切向切入，非常平稳。圆弧齿形的啮合情况显著优于传统渐开线齿形，可以较大程度减小整个杯身轴向尺寸，并可很大程度改善其输出性能，提高寿命。

Claims (8)

1. 一种谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，其特征在于：包括杯体（1），杯体（1）的杯底为输出端，杯体（1）的开口为输入端；输入端的开口为波发生器安装口（2），波发生器安装口（2）的外圆设有传动齿轮（3）；传动齿轮（3）的轮齿由齿根圆弧面（4），齿尖圆弧面（5）、过渡圆弧面（6）和齿顶面（7）构成。
2.根据权利要求1所述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，其特征在于：所述杯体（1）的输出端设有输出凸台（8），输出凸台（8）的中心设有输出定位孔（9），输出定位孔（9）的外缘沿圆周方向设有螺钉孔（10）；输出凸台（8）向杯底内侧突出或向杯底外侧突出，或向杯底内外侧双面突出。
3.根据权利要求2所述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，其特征在于：所述输出凸台（8）向杯底单侧突出时，输出凸台（8）的厚度高于突出侧杯底0.3～0.5mm；所述输出凸台（8）向杯底双侧突出时，输出凸台（8）的厚度高于突出侧杯底1～5mm。
4.根据权利要求3所述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，其特征在于：所述输出凸台（8）内侧为螺钉拧紧面（11），输出凸台（8）外侧为输出连接面（12）。
5.根据权利要求4所述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，其特征在于：所述输出凸台（8）与杯底的连接、杯底与杯壁的连接和杯壁与传动齿轮（3）两轴向端的连接均为圆弧过渡（13）连接。
6.根据权利要求5所述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，其特征在于：所述杯壁的形状为圆管状或钟形，圆管状杯壁上设有波形杯身（14）。
7.根据权利要求6所述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，其特征在于：所述钟形杯壁的壁厚为0.5～1.5mm，钟形的大圆半径为传动齿轮（3）节圆直径的1.2～1.8倍，钟形长度为钟形大圆半径的0.3～0.7。
8.根据权利要求7所述谐波减速器用的圆弧齿形柔轮，其特征在于：所述波发生器安装口（2）的深度B大于传动齿轮（3）轮齿长度b的2～5mm。
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