CN108061140A - 一种谐波减速机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种谐波减速机，特别涉及一种谐波减速机构，包含波发生器、柔轮和刚轮，柔轮为柔性筒状薄壁，波发生器位于柔轮内侧且与柔轮内轮面配合，刚轮位于柔轮外侧，柔轮的外轮面和刚轮的内轮面设置有互相啮合的齿，柔轮的齿数小于刚轮的齿数，波发生器包含凸轮和柔性轴承，凸轮包含转动轴和凸轮圈，凸轮圈的外轮面呈椭圆状，凸轮圈套设在转动轴上，柔性轴承的内圈套设在凸轮圈外轮面上，柔性轴承的外圈与柔轮内侧面配合。本发明通过将凸轮设置成转动轴和凸轮圈，使得凸轮圈与柔性轴承配合，当柔性轴承损坏时，凸轮圈容易产生磨损，仅需更换凸轮圈即可，达到了降低维修成本的效果。

Description

一种谐波减速机构

技术领域

本发明涉及一种谐波减速机，特别涉及一种谐波减速机构。

背景技术

谐波减速器是一种利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器，由于其承载能力高、传动比大、体积小、重量轻、传动平稳且传动精度高等优点，使得谐波减速器广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业。

现有的谐波减速机构如图1所示，主要包含波发生器1、柔轮2和刚轮3三大部件，柔轮2为柔性薄壁，一般呈环状、杯状或礼帽状，柔轮2外圈和刚轮3内圈设置有互相配合的齿，柔轮2外圈和刚轮3内圈存在齿差（一般柔轮的齿数小于刚轮的齿数），波发生器1和刚轮3分别位于柔轮2的内侧和外侧，波发生器1为椭圆状的凸轮，波发生器1顶尖部位的柔轮2和刚轮3完全啮合，波发生器1其余部位的柔轮2和刚轮3处于半啮合或者脱开的状态，当波发生器1转动时，会带动柔轮2产生周期性的变形，使柔轮2的不同部位周期性的与刚轮3啮合，由于柔轮2和刚轮3之间存在齿差，因此柔轮2会相对刚轮3发生转动，达到减速的目的。

如图1所示，其中，波发生器1包含凸轮11和柔性轴承12，凸轮11为椭圆状且为一体式，柔性轴承12内圈套设在凸轮11的外侧，柔性轴承12的外圈与柔轮的内侧配合，当凸轮11转动时能够带动柔性轴承12转动并且产生周期性变形，柔性轴承12的周期性变形会带动柔轮产生周期性变形。其不足之处在于，柔性轴承12为易损件，当使用时间较长时，凸轮11容易因柔性轴承12的损坏而产生磨损，需要更换整个凸轮11，维修成本较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种谐波减速机构，解决了凸轮产生磨损时需要整体更换，维修成本较高的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种谐波减速机构，包含波发生器、柔轮和刚轮，柔轮为柔性筒状薄壁，波发生器位于柔轮内侧且与柔轮内轮面配合，刚轮位于柔轮外侧，柔轮的外轮面和刚轮的内轮面设置有互相啮合的齿，柔轮的齿数小于刚轮的齿数，波发生器包含凸轮和柔性轴承，凸轮包含转动轴和凸轮圈，凸轮圈的外轮面呈椭圆状，凸轮圈套设在转动轴上，柔性轴承的内圈套设在凸轮圈外轮面上，柔性轴承的外圈与柔轮内侧面配合。

通过采用上述技术方案，凸轮圈与柔性轴承接触，当柔性轴承损坏时，会造成凸轮圈的磨损，在维修谐波减速机构时，仅需更换凸轮圈和柔性轴承即可，无需整体更换整个凸轮，达到了降低维修成本的目的。

较佳地，凸轮圈与转动轴采用过盈配合、花键配合或者键配合。

通过采用上述技术方案，能够保证凸轮圈与转动轴稳定配合，两者不会发生相对转动，降低凸轮圈对转动轴的磨损程度。

较佳地，转动轴在凸轮圈的两侧分别设置有轴肩和凹槽，凹槽内卡接有卡簧，轴肩和卡簧用于限制和定位凸轮圈。

通过采用上述技术方案，轴肩和凹槽、卡簧的设置能够限制凸轮圈沿转动轴的轴向发生窜动。

较佳地，凸轮圈与轴肩之间设置有挡块，挡块套设在转动轴上，挡块的两侧分别与轴肩和凸轮圈抵接。

通过采用上述技术方案，挡块的设置能够方便定位和安装凸轮圈，还能防止凸轮圈与轴肩接触，产生磨损。

较佳地，凸轮圈的厚度小于柔性轴承的厚度，挡块的外径小于凸轮圈的外径。

通过采用上述技术方案，能够减少凸轮的整体轴向尺寸。

较佳地，挡块外侧凸出有限位环，所述限位环与柔性轴承的内圈抵接。

通过采用上述技术方案，限位环能够限位柔性轴承，防止柔性轴承窜动。

较佳地，卡簧和凸轮圈之间设置有挡片，所述挡片套设在转动轴上，且挡片的两侧分别与凸轮圈和卡簧抵接。

通过采用上述技术方案，挡片能够隔开凸轮圈和卡簧，降低凸轮圈的磨损，同时也能增大抵接凸轮圈的程度。

较佳地，凸轮圈靠近挡片的一侧面开设有挡片槽，所述挡片位于挡片槽内。

通过采用上述技术方案，挡片槽能够减小凸轮的整体轴向尺寸，且能够增大凸轮圈的强度。

较佳地，柔轮与刚轮之间设置有轴承，柔轮和刚轮其中之一与轴承的内圈固定，另一个与轴承外圈固定。

通过采用上述技术方案，轴承能够对柔轮和刚轮起到支撑作用，使得柔轮与刚轮之间的转动更加稳定，摩擦力更小。

较佳地，轴承采用交叉滚子轴承。

通过采用上述技术方案，仅通过一道交叉滚子轴承就能够稳定地支撑刚轮和柔轮，保证机械运动地有效性，减少谐波减速机构的尺寸。

综上所述，本发明具有以下技术效果：通过将凸轮设置成转动轴和凸轮圈，使得凸轮圈与柔性轴承配合，当柔性轴承损坏时，凸轮圈容易产生磨损，仅需更换凸轮圈即可，达到了降低维修成本的效果。

附图说明

图1是现有技术中谐波减速机的结构简图；

图2是本发明的剖面结构示意图。

图中，1、波发生器；11、凸轮；111、转动轴；1111、轴肩；1112、凹槽；1113、卡簧；112、凸轮圈；1121、挡片槽；113、挡块；1131、限位环；114、挡片；12、柔性轴承；2、柔轮；3、刚轮；4、轴承。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语 “内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图2所示，一种谐波减速机构，包含波发生器1、柔轮2和刚轮3，波发生器1和刚轮3分别位于柔轮2的内侧和外侧，柔轮2为柔性礼帽状薄壁，波发生器1与柔轮2内轮面配合，柔轮2的外轮面和刚轮3的内轮面均设置有互相啮合的齿，柔轮2的齿数比刚轮3的齿数少两个，波发生器1的外轮廓呈椭圆状，波发生器1顶尖部位的柔轮2和刚轮3完全啮合，波发生器1其余部位的柔轮2和刚轮3处于半啮合或者脱开的状态，当波发生器1转动时，会带动柔轮2产生周期性的变形，使柔轮2的不同部位周期性的与刚轮3啮合，由于柔轮2和刚轮3之间存在齿差，因此柔轮2会相对刚轮3发生转动，达到减速的目的。如果刚轮3固定，波发生器1转动，则柔轮2输出；如果柔轮2固定，波发生器1转动，则刚轮3输出。

柔轮2也可以为其他形状，如环状或杯状的柔性薄壁，以适应不同的谐波减速结构。

如图2所示，刚轮3的轴向长度小于柔轮2的轴向长度，在轴向上刚轮3与柔轮2 之间设置有轴承4，轴承4的外圈与柔轮2通过螺栓固定，轴承4的内圈与刚轮3通过螺栓固定。轴承4能够对柔轮2和刚轮3起到支撑作用，使得柔轮2与刚轮3之间的转动更加稳定，摩擦力更小。另外，轴承4可选用交叉滚子轴承，交叉滚子轴承的游隙小，通过一道轴承就能够稳定地支撑柔轮2和刚轮3，同时降低了减速机构的整体轴向尺寸。

如图2所示，波发生器1包含凸轮11和柔性轴承12，柔性轴承12的内圈与凸轮11配合，柔性轴承12的外圈与谐波减速器的柔轮配合。

如图2所示，凸轮11包含转动轴111和凸轮圈112，凸轮圈112套设在转动轴111上，凸轮圈112为环状，且凸轮圈112的外轮面为椭圆，凸轮圈112与转动轴111可以采用过盈配合、花键配合或者键配合，保证凸轮圈112与转动轴111之间不会发生相对转动，柔性轴承12的内圈套设在凸轮圈112的外侧。

如图2所示，转动轴111在凸轮圈112的左侧设置有轴肩1111，转动轴111在凸轮圈112的右侧开设有凹槽1112，凹槽1112上卡接有卡簧1113，凸轮圈112的两侧分别通过轴肩1111和卡簧1113来限位和固定凸轮圈112，防止凸轮圈112在转动轴111上发生轴向窜动。

如图2所示，凸轮圈112可直接与轴肩1111和卡簧1113抵接，来限位和固定凸轮圈112。

另外，如图2所示，凸轮圈112与轴肩1111之间可设置挡块113，挡块113套设在转动轴111上，挡块113的两侧分别与轴肩1111和凸轮圈112抵接；卡簧1113和凸轮圈112之间设置有挡片114，挡片114套设在转动轴111上，且挡片114的两侧分别与凸轮圈112和卡簧1113抵接。挡块113与挡片114的设置能够避免凸轮圈112与轴肩1111和卡簧1113接触，进而避免在凸轮圈112损坏失效时磨损转动轴111。

优选地，如图2所示，凸轮圈112的厚度小于柔性轴承12的厚度，挡块113的外径小于凸轮圈112的外径；凸轮圈112靠近挡片114的一侧面开设有挡片槽1121，所述挡片114位于挡片槽1121内。通过这样设置，能够减小挡块113至挡片114的距离，从而减小凸轮11的整体轴向尺寸。

如图2所示，挡块113外侧可凸出设置有限位环1131，所述限位环1131与柔性轴承12的内圈抵接，用于抵接和定位柔性轴承12。

本发明的工作原理为：

转动轴111转动带动凸轮圈112转动，凸轮圈112转动使得柔性轴承12的内圈随凸轮圈112转动，柔性轴承12的内圈由于套设在凸轮圈112上，因此柔性轴承12的内圈也变形成为与凸轮圈112外轮面轮廓相似的形状（即椭圆形），使得凸轮圈112顶尖部位的柔轮2与刚轮3完全啮合，其余部位的柔轮2和刚轮3处于半啮合或者脱开的状态；随着转动轴111转动，柔性轴承12内圈转动会周期性挤压柔性轴承12的外圈，使柔轮2的不同部位周期性的与刚轮3啮合，由于柔轮2和刚轮3之间存在齿差，因此柔轮2会相对刚轮3发生转动；当转动轴111转动一圈时，柔轮2相对刚轮3转动两个齿的齿距，达到减速的目的。

本实施例仅列举了一种应用本实施例中波发生器1结构的谐波减速机构，其他结构的谐波减速机构也同样能够应用本实例中所描述的波发生器1的结构。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种谐波减速机构，包含波发生器（1）、柔轮（2）和刚轮（3），柔轮（2）为柔性筒状薄壁，波发生器（1）位于柔轮（2）内侧且与柔轮（2）内轮面配合，刚轮（3）位于柔轮（2）外侧，柔轮（2）的外轮面和刚轮（3）的内轮面设置有互相啮合的齿，柔轮（2）的齿数小于刚轮（3）的齿数，波发生器（1）包含凸轮（11）和柔性轴承（12），其特征在于，凸轮（11）包含转动轴（111）和凸轮圈（112），凸轮圈（112）的外轮面呈椭圆状，凸轮圈（112）套设在转动轴（111）上，柔性轴承（12）的内圈套设在凸轮圈（112）外轮面上，柔性轴承（12）的外圈与柔轮（2）内侧面配合。

2.根据权利要求1所述的一种谐波减速机构，其特征在于，凸轮圈（112）与转动轴（111）采用过盈配合、花键配合或者键配合。

3.根据权利要求1所述的一种谐波减速机构，其特征在于，转动轴（111）在凸轮圈（112）的两侧分别设置有轴肩（1111）和凹槽（1112），凹槽（1112）内卡接有卡簧（1113），轴肩（1111）和卡簧（1113）用于限制和定位凸轮圈（112）。

4.根据权利要求3所述的一种谐波减速机构，其特征在于，凸轮圈（112）与轴肩（1111）之间设置有挡块（113），挡块（113）套设在转动轴（111）上，挡块（113）的两侧分别与轴肩（1111）和凸轮圈（112）抵接。

5.根据权利要求4所述的一种谐波减速机构，其特征在于，凸轮圈（112）的厚度小于柔性轴承（12）的厚度，挡块（113）的外径小于凸轮圈（112）的外径。

6.根据权利要求5所述的一种谐波减速机构，其特征在于，挡块（113）外侧凸出有限位环（1131），所述限位环（1131）与柔性轴承（12）的内圈抵接。

7.根据权利要求3所述的一种谐波减速机构，其特征在于，卡簧（1113）和凸轮圈（112）之间设置有挡片（114），所述挡片（114）套设在转动轴（111）上，且挡片（114）的两侧分别与凸轮圈（112）和卡簧（1113）抵接。

8.根据权利要求7所述的一种谐波减速机构，其特征在于，凸轮圈（112）靠近挡片（114）的一侧面开设有挡片槽（1121），所述挡片（114）位于挡片槽（1121）内。

9.根据权利要求1所述的一种谐波减速机构，其特征在于，柔轮（2）与刚轮（3）之间设置有轴承（4），柔轮（2）和刚轮（3）其中之一与轴承（4）的内圈固定，另一个与轴承（4）外圈固定。

10.根据权利要求9所述的所述的一种谐波减速机构，其特征在于，轴承（4）采用交叉滚子轴承。