CN106015469A - 一种中空型谐波减速器 - Google Patents

一种中空型谐波减速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种中空型谐波减速器，包括均同轴设置的柔轮、刚轮、谐波发生器、固定座、第一轴承和交叉滚子轴承；柔轮包括柔轮主体，隔膜及圆轴肩和内齿；刚轮包括刚轮主体和外齿；刚轮主体设在柔轮主体内，刚轮的外齿与柔轮的内齿相互啮合；刚轮的内孔直径与柔轮的内孔直径之比为2/3以上。本发明采用内齿柔轮与外齿刚轮配合，使得其中心过孔尺寸与柔轮内孔尺寸的比值能够达到2/3以上，较之现有技术的一般不超过1/2，有较大幅度的提高，能够满足大中心过孔的设计要求。进一步地，它还集合有传动轮，具有结构紧凑的特点。

Description

一种中空型谐波减速器
技术领域
本发明涉及一种谐波减速器，特别是涉及一种中空型谐波减速器。
背景技术
谐波减速器主要包括谐波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三个基本构件，是由行星齿轮传动原理发展而来的一种新型减速器，由于其传动比大、结构紧凑、体积小、质量轻、承载能力强且传动精度高，在精密传动领域有着广泛的应用。谐波减速器的工作原理是：谐波发生器的结构和运动原理类似于凸轮，来自机构中的高速旋转运动输入至谐波减速器内的高速轴，谐波发生器与高速轴联动，通过其自身的外轮廓线形状将运动传递至柔性轮上；柔性轮顾名思义，是可以发生可控弹性变形的柔性外齿轮，随着谐波发生器的转动，柔性轮随谐波发生器的外轮廓线做周期性弹性变形，柔性轮外啮合有刚性齿轮，通过柔性轮与刚性轮之间的齿数差值实现整个谐波减速器的减速效果。
按照柔轮的形状，谐波减速器可分为杯型与中空型两大类。现有技术的中空型谐波减速器如图1所示，关键构件包括：均同轴设置的刚轮100、柔轮200、谐波发生器300，谐波发生器300由凸轮轴310与安装在椭圆外轮廓面上的柔性轴承320组成。柔轮200位于刚轮100内侧，齿部相互啮合；谐波发生器300上的柔性轴承320则位于柔轮200内侧，并与齿部对齐。整机的最大中心过孔由谐波发生器300的中心孔的尺寸D1决定，尺寸D1与柔轮200的内孔尺寸D0的比值一般不超过1/2。实际应用中，有时需要谐波减速器具有更大的中心过孔，即需要增大D1与D0的比值，但在现有技术的结构特点下，比较难实现。另外，减速器在工作时需要通过传动轮(同步带轮或齿轮)进行驱动，因此，会在谐波发生器输入端的轴线方向安装上传动轮，但这样会造成减速机构的轴向长度增加。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是为了提供一种中空型谐波减速器,它采用内齿柔轮与外齿刚轮配合，使得其中心过孔尺寸与柔轮内孔尺寸的比值能够达到2/3以上，较之现有技术的一般不超过1/2，有较大幅度的提高，能够满足大中心过孔的设计要求。进一步地，它还集合有传动轮，具有结构紧凑的特点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种中空型谐波减速器，其特征在于：包括均同轴设置的柔轮、刚轮、谐波发生器、固定座、第一轴承和交叉滚子轴承；
所述柔轮包括圆筒状的柔轮主体，从柔轮主体的左端沿径向依次向外延伸出的圆环状的隔膜及圆环状的轴肩，设置在柔轮主体的右端内壁上的一圈内齿；
所述刚轮包括圆筒状的刚轮主体，设置在刚轮主体的右端外壁上的一圈外齿；所述刚轮主体设置在所述柔轮主体内，所述刚轮的外齿与所述柔轮的内齿相互啮合；所述刚轮的内孔直径与所述柔轮的内孔直径之比为2/3以上；
所述谐波发生器包括具有椭圆形内孔的凸轮轴和柔性轴承；所述柔性轴承安装在所述凸轮轴的椭圆形内孔中，其内圈套接在所述柔轮的内齿的外径圆周面上；
所述固定座通过所述第一轴承套接在所述凸轮轴的外壁上；
所述交叉滚子轴承安装在所述刚轮主体的左端，所述交叉滚子轴承的外圈紧靠所述柔轮的轴肩，并与轴肩一起紧固在固定座上，所述交叉滚子轴承的内圈与所述刚轮主体固定连接。
作为优选，还包括一传动轮，所述传动轮可转动地安装在所述刚轮主体的右端，所述传动轮与所述谐波发生器的凸轮轴固定连接。
作为优选，所述外齿的齿数比所述内齿的齿数少2个。
作为优选，所述固定座采用铝合金制作而成。
作为优选，所述交叉滚子轴承的外圈、柔轮的轴肩和固定座之间通过螺钉固定连接。
作为优选，所述交叉滚子轴承的内圈与所述刚轮主体之间通过螺钉固定连接。
作为优选，所述传动轮为同步带轮或齿轮。
本发明的有益效果在于：
1、本发明包括均同轴设置的柔轮、刚轮、谐波发生器、固定座、第一轴承和交叉滚子轴承，谐波发生器包括凸轮轴和柔性轴承，柔性轴承安装在凸轮轴的椭圆内孔中，内外圈均产生椭圆变形，而柔轮套接在内圈里，也产生椭圆变形，形成长轴与短轴，这样，柔轮的内齿与刚轮的外齿便在短轴一定范围处于啮合状态，而在长轴一定范围处于脱开状态。当动力通过传动轮驱动谐波发生器做旋转运动时，柔轮的内齿与刚轮的外齿的啮合位置沿周向移动。一般地，刚轮的齿数比柔轮的齿数少2个。因此，当啮合位置沿周向移动时，柔轮与刚轮之间因齿数差而产生相对旋转运动，这种旋转运动最终由刚轮通过交叉滚子轴承的内圈而输出至外部的被驱动侧部件，实现整个机构的减速功能。本发明采用内齿柔轮与外齿刚轮配合，结合谐波发生器、固定座、第一轴承和交叉滚子轴承的设计，使得其中心过孔尺寸与柔轮内孔尺寸的比值能够达到2/3以上，较之现有技术的一般不超过1/2，有较大幅度的提高，能够满足大中心过孔的设计要求。
2、本发明的传动轮紧固在谐波发生器上，轴向上并列位于刚轮的外侧，不会增加整机的轴向长度，具有结构紧凑的优点。另外固定座采用铝合金等轻质材料进行制造，加工难度与成本不会增加，但可以让整机的重量减小。
附图说明
图1是现有技术中的谐波减速器的剖示图；
图2是本发明实施例1的谐波减速器的剖示图；
图3是本发明实施例1的柔轮的剖示图；
图4是本发明实施例1的刚轮的剖示图；
图5是本发明实施例1的谐波发生器的主视图；
图6是本发明实施例1的谐波发生器的剖示图；
图7是本发明实施例1的柔轮、刚轮及谐波发生器的装配结构示意图。
附图1中，100、刚轮；200、柔轮；300、谐波发生器；310、凸轮轴；320、柔性轴承。
附图2-6中，1、柔轮；11、柔轮主体；12、隔膜；13、轴肩；14、内齿；2、刚轮；21、刚轮主体；22、外齿；3、谐波发生器；31、凸轮轴；311、椭圆形内孔；32、柔性轴承；4、固定座；5、第一轴承；6、交叉滚子轴承；61、交叉滚子轴承的外圈；62、交叉滚子轴承的内圈；7、传动轮。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
实施例1：
参照图2-图7，本实施例提供一种中空型谐波减速器，包括均同轴设置的柔轮1、刚轮2、谐波发生器3、固定座4、第一轴承5和交叉滚子轴承6；
所述柔轮1包括圆筒状的柔轮主体11，从柔轮主体11的左端沿径向依次向外延伸出的圆环状的隔膜12及圆环状的轴肩13，设置在柔轮主体11的右端内壁上的一圈内齿14；
所述刚轮2包括圆筒状的刚轮主体21，设置在刚轮主体21的右端外壁上的一圈外齿22；所述刚轮主体21设置在所述柔轮主体11内，所述刚轮2的外齿22与所述柔轮1的内齿14相互啮合；所述刚轮2的内孔直径D2与所述柔轮1的内孔直径D0之比为2/3以上；
所述谐波发生器3包括具有椭圆形内孔311的凸轮轴31和柔性轴承32；所述柔性轴承32安装在所述凸轮轴31的椭圆形内孔311中，其内圈套接在所述柔轮1的内齿14的外径圆周面上；
所述固定座4通过所述第一轴承5套接在所述凸轮轴31的外壁上；
所述交叉滚子轴承6安装在所述刚轮主体21的左端，所述交叉滚子轴承6的外圈61紧靠所述柔轮1的轴肩13，并与轴肩13一起紧固在固定座4上，所述交叉滚子轴承6的内圈62与所述刚轮主体21固定连接。
作为优选，还包括一传动轮7，所述传动轮7可转动地安装在所述刚轮主体21的右端，所述传动轮7与所述谐波发生器3的凸轮轴31固定连接。
作为优选，所述外齿22的齿数比所述内齿14的齿数少2个。所述固定座4采用铝合金制作而成。所述交叉滚子轴承的外圈61、柔轮的轴肩13和固定座4之间通过螺钉固定连接。所述交叉滚子轴承的内圈62与所述刚轮主体21之间通过螺钉固定连接。
作为优选，所述传动轮7为同步带轮。
本实施例通过第一轴承5实现谐波发生器3的安装，确保谐波发生器3处于自由旋转的状态，确保减速功能的实现；传动轮7紧固在谐波发生器3上，轴向上并列位于刚轮2的外侧，不会增加整机的轴向长度。中空型谐波减速器的最大中心过孔的尺寸由刚轮2的内孔的尺寸D2决定，因此，在保证刚性足够和连接紧固可靠的前提下，尽可能将D2设计为最大，一般地，可以保证D2与柔轮1的内孔尺寸D0之比在2/3之上。
另外，固定座4采用铝合金等轻质材料进行制造，加工难度与成本不会增加，但可以让整机的重量减小。
接着，对本发明谐波减速器的工作原理做详细说明。
如图2和图7所示，柔性轴承32安装在凸轮轴31的椭圆形内孔311中，内外圈均产生椭圆变形，而柔轮1套接在内圈里，也产生椭圆变形，形成长轴a与短轴b，这样，柔轮1的内齿14与刚轮2的外齿22便在短轴b一定范围处于啮合状态，而在长轴a一定范围处于脱开状态。
当动力通过传动轮7驱动谐波发生器3做旋转运动时，柔轮1的内齿14与刚轮2的外齿22的啮合位置沿周向移动。一般地，刚轮2的齿数比柔轮1的齿数少2个。因此，当啮合位置沿周向移动时，柔轮1与刚轮2之间因齿数差而产生相对旋转运动，这种旋转运动最终由刚轮2通过交叉滚子轴承6的内圈而输出至外部的被驱动侧部件，实现整个机构的减速功能。
实施例2：
本实施例的特点是：所述传动轮为齿轮。其它与实施例1相同。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种中空型谐波减速器，其特征在于：包括均同轴设置的柔轮、刚轮、谐波发生器、固定座、第一轴承和交叉滚子轴承；
所述柔轮包括圆筒状的柔轮主体，从柔轮主体的左端沿径向依次向外延伸出的圆环状的隔膜及圆环状的轴肩，设置在柔轮主体的右端内壁上的一圈内齿；
所述刚轮包括圆筒状的刚轮主体，设置在刚轮主体的右端外壁上的一圈外齿；所述刚轮主体设置在所述柔轮主体内，所述刚轮的外齿与所述柔轮的内齿相互啮合；所述刚轮的内孔直径与所述柔轮的内孔直径之比为2/3以上；
所述谐波发生器包括具有椭圆形内孔的凸轮轴和柔性轴承；所述柔性轴承安装在所述凸轮轴的椭圆形内孔中，其内圈套接在所述柔轮的内齿的外径圆周面上；
所述固定座通过所述第一轴承套接在所述凸轮轴的外壁上；
所述交叉滚子轴承安装在所述刚轮主体的左端，所述交叉滚子轴承的外圈紧靠所述柔轮的轴肩，并与轴肩一起紧固在固定座上，所述交叉滚子轴承的内圈与所述刚轮主体固定连接。
2.根据权利要求1所述的中空型谐波减速器，其特征在于：还包括一传动轮，所述传动轮可转动地安装在所述刚轮主体的右端，所述传动轮与所述谐波发生器的凸轮轴固定连接。
3.根据权利要求1所述的中空型谐波减速器，其特征在于：所述外齿的齿数比所述内齿的齿数少2个。
4.根据权利要求1所述的中空型谐波减速器，其特征在于：所述固定座采用铝合金制作而成。
5.根据权利要求1所述的中空型谐波减速器，其特征在于：所述交叉滚子轴承的外圈、柔轮的轴肩和固定座之间通过螺钉固定连接。
6.根据权利要求1所述的中空型谐波减速器，其特征在于：所述交叉滚子轴承的内圈与所述刚轮主体之间通过螺钉固定连接。
7.根据权利要求1所述的中空型谐波减速器，其特征在于：所述传动轮为同步带轮或齿轮。
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