CN108980301A - 用于谐波传动的波发生器以及中空式谐波传动减速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种用于谐波传动的波发生器以及中空式谐波传动减速器，涉及减速器技术领域，包括：中轴；中轴具有沿中轴的轴向设置的通孔，且通孔与中轴同轴设置；中轴的外壁还设置有沿中轴的周向环绕一周的凸轮，凸轮与中轴一体成型；凸轮的外壁转动套接有柔性轴承；中轴的外壁还转动套接有第二轴承和第三轴承，第二轴承和第三轴承分别位于柔性轴承的两侧。在上述技术方案中，便在保证简化加工环节、降低成本的基础上，提高了波发生器的刚度，也即提高了整个谐波传动减速器的刚度。另外，为了能够方便的收集线束，即在中轴的轴向设置了中空的通孔，利用通孔穿过控制、通信及动力线缆，实现线束的收集，使整体结构简单整洁。

Description

用于谐波传动的波发生器以及中空式谐波传动减速器

技术领域

本发明涉及减速器技术领域，尤其是涉及一种用于谐波传动的波发生器以及中空式谐波传动减速器。

背景技术

谐波传动减速器主要由波发生器、柔性齿轮、柔性轴承、刚性齿轮四个基本构件组成，谐波传动减速器，是一种靠波发生器装配上柔性轴承，以使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。应用学科：机械工程(一级学科)；传动(二级学科)；齿轮传动(三级学科)，谐波齿轮传动减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器，采用谐波齿轮传动原理(简称谐波传动)。

谐波传动减速器在航空、航天、能源、航海、造船、仿生机械、常用军械、机床、仪表、电子设备、矿山冶金、交通运输、起重机械、石油化工机械、纺织机械、农业机械以及医疗器械等方面得到日益广泛的应用，特别是在高动态性能的伺服系统中，采用谐波传动减速器实现传动更显示出其优越性。它传递的功率从几十瓦到几十千瓦，但大功率的谐波齿轮传动多用于短期工作场。

谐波传动减速器相比于行星减速器具有体积小、速比大、扭矩大及传动精度高等优点。但是，现有技术中应用于谐波减速器上的波发生器的结构具有刚度较低、制造成本较高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于谐波传动的波发生器以及中空式谐波传动减速器，以解决现有技术中存在的应用于谐波减速器上的波发生器的结构具有刚度较低、制造成本较高的技术问题。

本发明提供的一种用于谐波传动的波发生器，包括：

中轴；

所述中轴具有沿所述中轴的轴向设置的通孔，且所述通孔与所述中轴同轴设置；

所述中轴的外壁还设置有沿所述中轴的周向环绕一周的凸轮，所述凸轮与所述中轴一体成型；

所述凸轮的外壁转动套接有柔性轴承；

所述中轴的外壁还转动套接有第二轴承和第三轴承，所述第二轴承和所述第三轴承分别位于所述柔性轴承的两侧。

进一步的，在本发明的实施例中，所述第二轴承包括深沟球轴承。

进一步的，在本发明的实施例中，所述第三轴承包括深沟球轴承。

本申请还提供了一种中空式谐波传动减速器，包括所述的波发生器。

进一步的，在本发明的实施例中，所述谐波传动减速器还包括：

柔性齿轮，所述柔性齿轮套接在所述波发生器上，且所述柔性齿轮通过所述柔性轴承与所述波发生器转动连接；

所述柔性齿轮包括传动筒和连接环体；所述连接环体设置在所述传动筒的一端面上，且所述连接环体与所述传动筒同轴设置；

所述传动筒包括第一部位和第二部位，所述第一部位靠近所述连接环体，所述第二部位的外壁设置有外齿；

刚性齿轮，所述刚性齿轮的内圈设置有与所述第二部位上设置的外齿相配合的内齿，所述刚性齿轮与所述柔性齿轮啮合传动连接；

第一轴承，所述第一轴承转动套设在所述传动筒的第一部位上。

进一步的，在本发明的实施例中，所述第一轴承包括交叉滚子轴承。

进一步的，在本发明的实施例中，所述谐波传动减速器还包括环状的柔轮端盖；

所述柔轮端盖套接在所述波发生器上，且所述柔轮端盖上设置有用于容纳所述柔性齿轮的第一环状凹槽；

所述柔性齿轮可拆卸的连接在所述第一环状凹槽内，所述柔性齿轮通过所述柔性轴承与所述中轴转动套接，且所述柔轮端盖通过所述第二轴承与所述中轴转动套接。

进一步的，在本发明的实施例中，所述柔轮端盖的第一环状凹槽的槽底和所述柔性齿轮的连接环体的端面分别设置有相对应的沉头孔和通孔；

所述柔轮端盖和所述柔性齿轮通过多个螺钉固定，并一起固定在所述第一轴承的外圈上。

进一步的，在本发明的实施例中，所述谐波传动减速器还包括环状的刚轮端盖；

所述刚轮端盖套接在所述波发生器上，且所述刚轮端盖上设置有用于容纳所述刚性齿轮的第二环状凹槽；

所述刚性齿轮可拆卸的连接在所述第二环状凹槽内，所述刚轮端盖通过所述第三轴承与所述中轴转动套接。

进一步的，在本发明的实施例中，所述刚轮端盖的第二环状凹槽的槽底和所述刚性齿轮的远离所述柔性齿轮的一端的端面分别设置有相对应的沉头孔和通孔；

所述刚轮端盖和所述刚性齿轮通过多个螺钉固定，并一起固定在所述第一轴承的内圈上。

在上述技术方案中，其通过第二轴承和第三轴承两个轴承对具有中空的通孔的中轴两端形成支撑，并将凸轮与该中轴一体成型式的进行设计，使凸轮和中轴为一体的结构，这样的话，便在保证简化加工环节、降低成本的基础上，提高了波发生器的刚度，也即提高了整个谐波传动减速器的刚度。

另外，为了能够方便的收集线束，即在所述中轴的轴向设置了中空的通孔，利用通孔穿过控制、通信及动力线缆，实现线束的收集，使整体结构简单整洁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的波发生器的第一立体结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的波发生器的第二立体结构示意图；

图3为本发明一个实施例提供的谐波传动减速器的剖视图；

图4为本发明一个实施例提供的谐波传动减速器的爆炸图；

图5为本发明一个实施例提供的柔性齿轮的第一立体结构示意图；

图6为本发明一个实施例提供的柔性齿轮的第二立体结构示意图。

附图标记：1-波发生器；2-柔性齿轮；3-刚性齿轮；4-第一轴承；5-刚轮端盖；6-柔轮端盖；11-中轴；12-通孔；13-柔性轴承；14-第二轴承；15-第三轴承；21-传动筒；22-连接环体；23-第一部位；24-第二部位。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明一个实施例提供的波发生器1的第一立体结构示意图；图2为本发明一个实施例提供的波发生器1的第二立体结构示意图；如图1和图2所示，本实施例提供的一种用于谐波传动的波发生器，包括：

中轴11；

所述中轴11具有沿所述中轴11的轴向设置的通孔12，且所述通孔12与所述中轴11同轴设置；

所述中轴11的外壁还设置有沿所述中轴11的周向环绕一周的凸轮，所述凸轮与所述中轴11一体成型；

所述凸轮的外壁转动套接有柔性轴承13；

所述中轴11的外壁还转动套接有第二轴承14和第三轴承15，所述第二轴承14和所述第三轴承15分别位于所述柔性轴承13的两侧。

根据上述结构的波发生器1，其通过第二轴承14和第三轴承15两个轴承对具有中空的通孔12的中轴11两端形成支撑，并将凸轮与该中轴11一体成型式的进行设计，使凸轮和中轴11为一体的结构，这样的话，便在保证简化加工环节、降低成本的基础上，提高了波发生器1的刚度，也即提高了整个谐波传动减速器的刚度。

另外，由于在现有技术中的谐波传动减速器应用在机器人等自动化领域中时，常常需要再配合的结构中安装大量的控制、通信及动力线缆，大量的控制、通信及动力线缆会造成配线繁杂的问题，所以，为了能够方便的收集线束，即在所述中轴11的轴向设置了中空的通孔12，利用通孔12穿过控制、通信及动力线缆，实现线束的收集，使整体结构简单整洁。

优选的，在本发明的实施例中，所述第二轴承14包括深沟球轴承。

优选的，在本发明的实施例中，所述第三轴承15包括深沟球轴承。

需要说明的是，除了采用深沟球轴承以外，本领域技术人员还可以根据需求替换其他的轴承结构。

图3为本发明一个实施例提供的谐波传动减速器的剖视图；图4为本发明一个实施例提供的谐波传动减速器的爆炸图；图5为本发明一个实施例提供的柔性齿轮2的第一立体结构示意图；图6为本发明一个实施例提供的柔性齿轮2的第二立体结构示意图。如图3-6所示，本申请还提供了一种中空式谐波传动减速器，包括所述的波发生器1。

也即是说，将上述所述的波发生器1采用在谐波传动减速器中，使应用了这种结构的波发生器1的谐波传动减速器至少具有提高刚度的有益效果。

由于所述波发生器1的具体结构、功能原理以及技术效果均在前文详述，在此便不再赘述。

所以，任何有关于所述波发生器1的技术内容均可参考前文对于所述波发生器1的记载即可。

具体的，在本发明的实施例中，所述谐波传动减速器还包括：

柔性齿轮2，所述柔性齿轮2套接在所述波发生器1上，且所述柔性齿轮2通过所述柔性轴承13与所述波发生器1转动连接；

所述柔性齿轮2包括传动筒21和连接环体22；所述连接环体22设置在所述传动筒21的一端面上，且所述连接环体22与所述传动筒21同轴设置；

所述传动筒21包括第一部位23和第二部位24，所述第一部位23靠近所述连接环体22，所述第二部位24的外壁设置有外齿；

刚性齿轮3，所述刚性齿轮3的内圈设置有与所述第二部位24上设置的外齿相配合的内齿，所述刚性齿轮3与所述柔性齿轮2啮合传动连接；

第一轴承4，所述第一轴承4转动套设在所述传动筒21的第一部位23上。在该结构中，第一轴承4与传动筒21是不直接接触的。

下面为了能够更加详细的了解所述谐波传动减速器的工作原理，现采用一种具体的工作过程对其进行阐述。

根据上述结构的谐波传动减速器，在进行减速使用过程中，可以采用波发生器1主动、刚性齿轮3固定以及柔性齿轮2输出形式进行传动配合来完成减速工作。

如图3或4所示，波发生器1一般设置有与柔性齿轮2转动配合的凸轮，利用凸轮和薄壁的柔性轴承13与柔性齿轮2进行装配，使所述柔性齿轮2转动套接在所述波发生器1上，其中，波发生器1的凸轮通常呈椭圆形，在装配的时候，可以先将凸轮装入薄壁的柔性轴承13内，再将两者一同装入柔性齿轮2内。

此时，柔性齿轮2的形状会由原来的圆形而变成椭圆形，呈椭圆的柔性齿轮2的长轴两端的外齿与相配合的刚性齿轮3的内齿则处于完全啮合状态，即柔性齿轮2的外齿与刚性齿轮3的内齿沿齿高啮合，这是啮合区，一般有30％左右的内齿和外齿处在啮合状态；呈椭圆的柔性齿轮2的短轴两端的外齿与相配合的刚性齿轮3的内齿处于完全脱开状态，简称脱开；在波发生器1长轴和短轴之间的柔性齿轮2的外齿，沿柔性齿轮2周长的不同区段内，有的逐渐退出刚性齿轮3的外齿的齿间，处在半脱开状态，称之为啮出。

工作时，当波发生器1为主动时，其上的凸轮在柔性齿轮2内转动，就近使柔性齿轮2和薄壁的柔性轴承13发生变形(可控的弹性变形)，这时柔性齿轮2的第二部位24的外齿就在变形的过程中进入(啮合)或退出(啮离)刚性齿轮3的内齿的齿间，在波发生器1的凸轮的长轴处内齿和外齿处于完全啮合状态，而在凸轮的短轴处内齿和外齿就处于完全脱开的状态。波发生器1在柔性齿轮2内转动时，迫使柔性齿轮2产生连续的弹性变形，此时波发生器1的连续转动，就使柔性齿轮2的外齿在啮入、啮合、啮出、脱开这四种状态循环往复不断地改变各自原来的啮合状态。这种现象称之错齿运动，正是这一错齿运动，作为减速器就可将输入的高速转动变为输出的低速转动。

而本申请所提供的这种谐波传动减速器的柔性齿轮2采用了连接环以及具有第一部位23和第二部位24的传动筒21的结构，在装配的时候，可以将第一部位23与波发生器1进行转动套接，利用第二部位24的外齿与刚性齿轮3的内齿进行啮合装配，各个部位分离设计，简化组装接口，可以实现谐波传动减速器的快速装配。

进一步的，在本发明的实施例中，所述第一轴承4包括交叉滚子轴承。需要说明的是，除了采用交叉滚子轴承以外，本领域技术人员还可以根据需求替换其他的轴承结构。

进一步的，在本发明的实施例中，所述谐波传动减速器还包括环状的柔轮端盖6；

所述柔轮端盖6套接在所述波发生器1上，且所述柔轮端盖6上设置有用于容纳所述柔性齿轮2的第一环状凹槽；

所述柔性齿轮2可拆卸的连接在所述第一环状凹槽内，所述柔性齿轮2通过所述柔性轴承13与所述中轴11转动套接，且所述柔轮端盖6通过所述第二轴承14与所述中轴11转动套接。

所以，采用所述柔轮端盖6可以用来保护及固定柔性齿轮2，也可以使柔性齿轮2利用柔轮端盖6与外接机构进行传动连接。

在进行装配的时候，可以将所述柔性齿轮2放置在所述第一环状凹槽内，其中，所述第一环状凹槽的形状与柔性齿轮2相适配，能够完好的容纳所述柔性齿轮2，这样便可以牢靠的连接柔性齿轮2，并与柔性齿轮2形成紧固的连接。

进一步的，在本发明的实施例中，所述柔轮端盖6的第一环状凹槽的槽底和所述柔性齿轮2的连接环体22的端面分别设置有相对应的沉头孔和贯通孔；

所述柔轮端盖6和所述柔性齿轮2通过多个螺钉固定，并一起固定在所述第一轴承4的外圈上。

其中，在柔轮端盖6与柔性齿轮2的连接方式上，采用了螺纹连接的方式进行配合连接，既能够保证装配强度，还能够方便拆卸和装配。

在进行装配的时候，可以沿着柔轮端盖6或柔性齿轮2的周向均匀布置螺栓，使整体受力均匀，提高使用寿命。

进一步的，在本发明的实施例中，所述谐波传动减速器还包括环状的刚轮端盖5；

所述刚轮端盖5套接在所述波发生器1上，且所述刚轮端盖5上设置有用于容纳所述刚性齿轮3的第二环状凹槽；

所述刚性齿轮3可拆卸的连接在所述第二环状凹槽内，所述刚轮端盖5通过所述第三轴承15与所述中轴11转动套接。

所以，采用所述刚轮端盖5可以用来保护及固定刚性齿轮3，也可以使刚性齿轮3利用刚轮端盖5与外接机构进行传动连接。

在进行装配的时候，可以将所述刚性齿轮3放置在所述第二环状凹槽内，其中，所述第二环状凹槽的形状与刚性齿轮3相适配，能够完好的容纳所述刚性齿轮3，这样便可以牢靠的连接刚性齿轮3，并与刚性齿轮3形成紧固的连接。

进一步的，在本发明的实施例中，所述刚轮端盖5的第二环状凹槽的槽底和所述刚性齿轮3的远离所述柔性齿轮2的一端的端面分别设置有相对应的沉头孔和贯通孔；

所述刚轮端盖5和所述刚性齿轮3通过多个螺钉固定，并一起固定在所述第一轴承4的内圈上。

其中，在刚轮端盖5与刚性齿轮3的连接方式上，采用了螺纹连接的方式进行配合连接，既能够保证装配强度，还能够方便拆卸和装配。

在进行装配的时候，可以沿着刚轮端盖5或刚性齿轮3的周向均匀布置螺栓，使整体受力均匀，提高使用寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于谐波传动的波发生器，其特征在于，包括：

中轴；

所述中轴具有沿所述中轴的轴向设置的通孔，且所述通孔与所述中轴同轴设置；

所述中轴的外壁还设置有沿所述中轴的周向环绕一周的凸轮，所述凸轮与所述中轴一体成型；

所述凸轮的外壁转动套接有柔性轴承；

所述中轴的外壁还转动套接有第二轴承和第三轴承，所述第二轴承和所述第三轴承分别位于所述柔性轴承的两侧。

2.根据权利要求1所述的波发生器，其特征在于，所述第二轴承包括深沟球轴承。

3.根据权利要求1所述的波发生器，其特征在于，所述第三轴承包括深沟球轴承。

4.一种中空式谐波传动减速器，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一项所述的波发生器。

5.根据权利要求4所述的谐波传动减速器，其特征在于，还包括：

柔性齿轮，所述柔性齿轮套接在所述波发生器上，且所述柔性齿轮通过所述柔性轴承与所述波发生器转动连接；

所述柔性齿轮包括传动筒和连接环体；所述连接环体设置在所述传动筒的一端面上，且所述连接环体与所述传动筒同轴设置；

所述传动筒包括第一部位和第二部位，所述第一部位靠近所述连接环体，所述第二部位的外壁设置有外齿；

刚性齿轮，所述刚性齿轮的内圈设置有与所述第二部位上设置的外齿相配合的内齿，所述刚性齿轮与所述柔性齿轮啮合传动连接；

第一轴承，所述第一轴承转动套设在所述传动筒的第一部位上。

6.根据权利要求5所述的谐波传动减速器，其特征在于，所述第一轴承包括交叉滚子轴承。

7.根据权利要求5所述的谐波传动减速器，其特征在于，还包括环状的柔轮端盖；

所述柔轮端盖套接在所述波发生器上，且所述柔轮端盖上设置有用于容纳所述柔性齿轮的第一环状凹槽；

所述柔性齿轮可拆卸的连接在所述第一环状凹槽内，所述柔性齿轮通过所述柔性轴承与所述中轴转动套接，且所述柔轮端盖通过所述第二轴承与所述中轴转动套接。

8.根据权利要求7所述的谐波传动减速器，其特征在于，所述柔轮端盖的第一环状凹槽的槽底和所述柔性齿轮的连接环体的端面分别设置有相对应的沉头孔和通孔；

所述柔轮端盖和所述柔性齿轮通过多个螺钉固定，并一起固定在所述第一轴承的外圈上。

9.根据权利要求5所述的谐波传动减速器，其特征在于，还包括环状的刚轮端盖；

所述刚轮端盖套接在所述波发生器上，且所述刚轮端盖上设置有用于容纳所述刚性齿轮的第二环状凹槽；

所述刚性齿轮可拆卸的连接在所述第二环状凹槽内，所述刚轮端盖通过所述第三轴承与所述中轴转动套接。

10.根据权利要求9所述的谐波传动减速器，其特征在于，所述刚轮端盖的第二环状凹槽的槽底和所述刚性齿轮的远离所述柔性齿轮的一端的端面分别设置有相对应的沉头孔和通孔；

所述刚轮端盖和所述刚性齿轮通过多个螺钉固定，并一起固定在所述第一轴承的内圈上。