CN109681609B - 一种谐波减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐波减速器，属于机械传动机构领域。该谐波减速器包括刚轮、柔轮和波发生器，柔轮具有内配合面和外配合面，波发生器具有传动部，波发生器一端插入柔轮内，传动部与内配合面抵接，刚轮套设于柔轮外，刚轮与外配合面抵接，波发生器设有第一内腔，传动部设有与第一内腔连通的第一流通孔；刚轮设有第二内腔，刚轮内壁还设有与第二内腔连通的第二流通孔；第一内腔与第二内腔内适于通入流体润滑介质；本发明的谐波减速器，可以通过第一内腔、第一流通孔、第二内腔、第二流通孔实现良好的润滑作用。

Description

一种谐波减速器

技术领域

本发明涉及一种机械传动机构，尤其涉及一种谐波减速器。

背景技术

目前，在高动态性能的伺服系统中，或在航天航空设备、机器人、机床、仪表、电子设备、起重器械等机械设备中，常采用谐波减速器作为传动机构。谐波减速器是一种依靠柔性齿轮的弹性变形来传递力和运动的传动方式，一般的谐波减速器由柔轮、刚轮和波发生器三个部件组成；通常情况下，刚轮固定，波发生器为椭圆构件，安装在柔轮内部，迫使柔轮按照一定规律在长轴端产生径向变形成为椭圆状。当波发生器被驱动旋转时，迫使柔轮不断产生变形，柔轮齿在变形过程中逐渐进入刚轮齿间，与刚轮齿发生啮合，然后逐渐退出，直至完全脱开。藉此，波发生器不断旋转，柔轮齿不断和刚轮齿重复进行啮入、啮合、啮出、脱开的循环相互错齿运动，这种错齿运动将波发生器的输入转化为柔轮的输出实现减速运动。与传统的减速器相比，谐波减速器具有传动比大、运动精度高、惯量小、噪音小、寿命长等优点，故而谐波减速器被广泛应用于前述领域。

在现有技术中，为了保证谐波减速器的正常工作，一般需要在刚轮与柔轮之间、柔轮与波发生器之间直接加入润滑脂，以满足谐波减速器的润滑需要；但谐波减速器所需的润滑脂一般需要特别定制，且目前谐波减速器所用的润滑脂可支持的工况的温度范围较小，当谐波减速器温度过高时，润滑脂的润滑作用极易失效，容易造成谐波减速器的润滑不充分，极大的增加了谐波减速器的磨损，减少了寿命；另外，现有的利用润滑脂实现润滑效果的谐波减速器在增加润滑脂时，还需要对谐波减速器进行拆卸，才能实现润滑脂的加注，操作麻烦。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种润滑效果好的谐波减速器。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种谐波减速器，包括刚轮、柔轮和波发生器，所述柔轮具有内配合面和外配合面，所述波发生器一端为传动部，所述波发生器一端插入所述柔轮内，所述传动部与所述内配合面抵接，所述刚轮套设于所述柔轮外，所述刚轮与所述外配合面抵接，所述波发生器设有第一内腔，所述传动部设有与所述第一内腔连通的第一流通孔；所述刚轮设有第二内腔，所述刚轮内壁还设有与所述第二内腔连通的第二流通孔

进一步地，所述刚轮的内壁具有内齿圈，所述内齿圈上设有若干内齿，所述柔轮的外配合面上具有外齿圈，所述外齿圈上设有若干外齿，所述外齿适于与所述内齿啮合；所述内齿上设有所述第二流通孔。

进一步地，所述内齿相对两侧的齿面上均设有所述第二流通孔。

进一步地，所述内齿为多孔质内齿，所述内齿表面具有若干所述第二流通孔。

进一步地，所述传动部还设有加压通道，所述第一内腔与所述第一流通孔通过所述加压通道连通。

进一步地，所述传动部绕周向间隔设有若干所述加压通道。

进一步地，所述加压通道为直孔通道，所述加压通道内远离所述第一内腔的一端设有若阻尼塞，所述阻尼塞具有出气通道，所述出气通道远离所述加压通道的一端具有所述第一流通孔；所述出气通道的截面面积小于所述加压通道的截面面积。

进一步地，还包括第一气源装置；所述波发生器远离所述传动部的一端为驱动部，所述驱动部内具有进气管道，所述进气管道一端与所述第一气源装置连接，另一端与所述第一内腔连通。

进一步地，所述波发生器内部设有第一气动旋转接头，所述第一气源装置具有第一出气口，所述第一气源装置用于提供高压气源；所述出气口与所述第一内腔通过所述第一气动旋转接头连通。

进一步地，还包括第二气源装置和第二气动旋转接头，所述第二气源装置具有第二出气口；所述第二气源装置用于提供高压气源；所述第二内腔通过所述第二气动旋转接头与所述第二出气口连通。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)第一内腔与第二内腔的设置，且通过第一流通孔与第一内腔的配合、第二流通孔与第二内腔的配合，使得可以方便将流体润滑介质通入第一内腔和第二内腔，使得波发生器与柔轮接触面、柔轮与刚轮接触面之间能通过流体润滑介质润滑；通过流体润滑介质实现润滑效果，避免由于润滑脂高温失效造成谐波减速器部件的磨损，润滑效果好；

(2)基于该谐波减速器的特殊结构设置，使得方便润滑介质流入相邻部件工作接触面，在使用时，仅需通过管路将润滑介质源与第一内腔、第二内腔连通，即可轻松实现润滑介质的通入。

附图说明

图1为本发明的谐波减速器的纵向剖视图；

图2为本发明的刚轮的纵向半剖图；

图3为本发明的波发生器的纵向半剖视图；

图4为本发明的谐波减速器的横向剖视图；

图5为本发明的内齿与外齿的啮合状态示意图；

图中：10、波发生器；11、第一内腔；12、第一流通孔；13、加压通道；14、阻尼塞；20、柔轮；201、外齿；30、刚轮；301、内齿；31、第二内腔；32、第二流通孔。

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，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-4所示，本实施例提供了一种润滑效果好的谐波减速器，该谐波减速器包括刚轮30、柔轮20和波发生器10，柔轮20具有内配合面和外配合面，波发生器10的一端具有传动部，另一端具有驱动部，波发生器10的一端插入柔轮20的内孔，使得传动部与内配合面传动配合，刚轮30套设于柔轮20外，刚轮30与柔轮20的外配合面抵接，波发生器10的驱动部连接有转动驱动装置，波发生器10的传动部将柔轮20撑成椭圆形，柔轮20在椭圆的长轴方向的外配合面与刚轮30啮合，在短轴方向分离，由于刚轮30固定，波发生器10逆时针转动，柔轮20顺时针转动；为了实现流体润滑介质的流入，进一步实现润滑作用，波发生器10设有第一内腔11，传动部设有与第一内腔11连通的第一流通孔12；刚轮30设有第二内腔31，刚轮30内壁还设有与第二内腔31连通的第二流通孔32；第一内腔11与第二内腔31内适于通入流体润滑介质。

具体地，由于柔轮20壁面较薄，为了便于使得流体润滑介质流入波发生器10与柔轮20之间、刚轮30与柔轮20之间的接触面，本发明选择在波发生器10设置第一内腔11、在刚轮30设置第二内腔31，以配合第一流通孔12、第二流通孔32实现润滑；当流体润滑介质流入第一内腔11时，流向第一流通孔12，进而浸入传动部与内配合面之间，波发生器10在驱动柔轮20转动时，二者发生相对位移时，流体润滑介质可起到润滑作用，且能够确保柔轮20能够因为波发生器10的转动而不断变形，使得柔轮20与刚轮30啮合；当流体润滑介质流入第二内腔31时，流向第二流通孔32，进而浸入外配合面与刚轮30内壁之间，确保刚轮30与柔轮20的正常啮合，避免由于刚轮30与柔轮20的啮合造成机械磨损，使得啮合过程更加顺畅。

具体地，通过第一内腔11与第二内腔31的设置，且通过第一流通孔12与第一内腔11的配合、第二流通孔32与第二内腔31的配合，使得可以方便将流体润滑介质通入第一内腔11和第二内腔31，使得波发生器10与柔轮20接触面、柔轮20与刚轮30接触面之间能通过流体润滑介质润滑；通过流体润滑介质实现润滑效果，避免由于润滑脂高温失效造成谐波减速器部件的磨损，润滑效果好；基于该谐波减速器的特殊结构设置，使得方便润滑介质流入相邻部件工作接触面，在使用时，仅需通过管路将润滑介质源与第一内腔11、第二内腔31连通，即可轻松实现润滑介质的通入。

优选地，流体润滑介质为气体；当然，流体润滑介质也可以为润滑油。

优选地，刚轮30的内壁具有内齿301圈，内齿301圈上设有若干内齿301，柔轮20的外配合面上具有外齿201圈，外齿201圈上设有若干外齿201，外齿201适于与内齿301啮合；为了使得流体润滑介质能够更好地减缓刚轮30与柔轮20齿面啮合时造成的磨损，内齿301上设有第二流通孔32。

优选地，如图5所示，由于内齿301与外齿201啮合的过程中，一般是内齿301与外齿201的侧面齿面进行啮合，故而在内齿301相对两侧的齿面上均设有第二流通孔32，以有效减少齿轮啮合时产生的摩擦。

优选地，为了使得润滑效果更好，内齿301为多孔质内齿301，即，在内齿301表面具有若干第二流通孔32。

具体地，内齿301由多孔质材料加工制成，多孔质材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成；其中，内齿301可以由多孔质石墨制成，当然还可以采用其他的多孔质材料制成。当然，刚轮30内齿301圈也可为多孔质材料制成，以进一步增大润滑效果。

优选地，内齿301为多孔质内齿301，且第一内腔11内充入高压气体时，可使得刚轮30与柔轮20之间的齿面间形成高压气膜，可有效保证柔轮20与刚轮30的正常啮合；具体地，由于内齿301为多孔质内齿301，多孔质材料本身具有若干第二流通孔32，使得气体由第二内腔31流向若干孔径相对很小的第二流通孔32(内齿301上具有若干孔隙)流动，并喷出第二流通孔32以进入刚轮30与柔轮20之间的接触间隙，形成高压气膜，形成的高压气膜既具有润滑作用，减少外齿201与内齿301之间的接触磨损，可降低因齿面相互啮合时摩擦造成的能量损失，可减小因齿面摩擦而增大的传动误差，可提高整个谐波减速器的传动效率；同时气体能带走大部分因磨损而产生的热量，降低整个谐波减速器的温度，延长谐波减速器的使用寿命。

具体地，在气体流动过程中，由于第二流通孔32的孔隙较小，流动受到阻碍，高压气体要流过第二流通孔32，需要克服局部阻力，使得气体流入接触间隙后，压力有较大降落，这个过程是节流过程，节流后位于接触间隙的气体与位于第二内腔31的气体相比，压力降低，温度降低，有利于降低谐波减速器的工作温度；另外，通过往第二内腔31内通入高压气体，且通过多孔质内齿301的配合，使得进入外齿201与内齿301间隙的气体的润滑能够更加稳定，润滑性能提高，能够克服气体润滑稳态和动态特性较差的缺陷，且可利用气体流动带走磨损热量，润滑效果好。

优选地，为了实现节流，传动部还设有加压通道13，第一内腔11与第一流通孔12通过加压通道13连通。

优选地，为了实现均匀润滑，使得润滑稳定，传动部绕周向间隔设有若干与第一内腔11连通的加压通道13。

优选地，为了方便安装阻尼塞14用于加强节流效果，加压通道13为直孔通道，加压通道13内远离第一内腔11的一端设有若阻尼塞14，阻尼塞14可以是与加压通道13过盈配合，也可以通过焊接连接；阻尼塞14具有出气通道，出气通道远离加压通道13的一端具有第一流通孔12；出气通道的截面面积小于加压通道13的截面面积。其中，阻尼塞14用于与加压通道13配合，逐步增大气体流通阻力，有利于实现节流润滑，提高润滑稳定性。

优选地，还包括第一气源装置；波发生器10远离传动部的一端为驱动部，驱动部内具有进气管道，进气管道一端与第一气源装置连接，另一端与第一内腔11连通，以实现将高压气体充入第一内腔11，以实现在波发生器10与柔轮20之间形成高压气膜，实现气体润滑。

优选地，为了使得波发生器10在转动的时候，不影响气体润滑的效果，波发生器10内部设有第一气动旋转接头，第一气源装置具有第一出气口，第一气源装置用于提供高压气源；出气口与第一内腔11通过第一气动旋转接头连通。

具体地，第一气动旋转接头与波发生器10本体(本体包括驱动部与传动部同步转动)，第一气动旋转接头伸入第一内腔11，第一气动旋转接头侧壁设有若干气孔，以使得高压气体由第一气源装置流经第一气动旋转接头而流至第一内腔11。

优选地，为了实现往第二内腔31内充入高压气体，还包括第二气源装置和第二气动旋转接头，第二气源装置具有第二出气口；第二气源装置用于提供高压气源；第二内腔31通过第二气动旋转接头与第二出气口连通。当然，由于刚轮30固定，还可以直接将第二出气口与第二内腔31连通。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种谐波减速器，包括刚轮、柔轮和波发生器，所述柔轮具有内配合面和外配合面，所述波发生器具有传动部，所述波发生器一端插入所述柔轮内，所述传动部与所述内配合面抵接，所述刚轮套设于所述柔轮外，所述刚轮与所述外配合面抵接，其特征在于：

所述波发生器设有第一内腔，所述传动部设有与所述第一内腔连通的第一流通孔；所述刚轮设有第二内腔，所述刚轮内壁还设有与所述第二内腔连通的第二流通孔；所述刚轮的内壁具有内齿圈，所述内齿圈上设有若干内齿，所述内齿相对两侧的齿面上均设有所述第二流通孔；所述第一内腔与所述第二内腔内适于通入流体润滑介质。

2.如权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于：

所述柔轮的外配合面上具有外齿圈，所述外齿圈上设有若干外齿，所述外齿适于与所述内齿啮合；所述内齿上设有所述第二流通孔。

3.如权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于：

所述内齿为多孔质内齿，所述内齿表面具有若干所述第二流通孔。

4.如权利要求1-3任一项所述的谐波减速器，其特征在于：

所述传动部还设有加压通道，所述第一内腔与所述第一流通孔通过所述加压通道连通。

5.如权利要求4所述的谐波减速器，其特征在于：

所述传动部绕周向间隔设有若干所述加压通道。

6.如权利要求5所述的谐波减速器，其特征在于：

所述加压通道为直孔通道，所述加压通道内远离所述第一内腔的一端设有若阻尼塞，所述阻尼塞具有出气通道，所述出气通道远离所述加压通道的一端具有所述第一流通孔；所述出气通道的截面面积小于所述加压通道的截面面积。

7.如权利要求1-3任一项所述的谐波减速器，其特征在于：

还包括第一气源装置；

所述波发生器远离所述传动部的一端为驱动部，所述驱动部内具有进气管道，所述进气管道一端与所述第一气源装置连接，另一端与所述第一内腔连通。

8.如权利要求7所述的谐波减速器，其特征在于：

所述波发生器内部设有第一气动旋转接头，所述第一气源装置具有第一出气口，所述第一气源装置用于提供高压气源；所述出气口与所述第一内腔通过所述第一气动旋转接头连通。

9.如权利要求1-3任一项所述的谐波减速器，其特征在于：

还包括第二气源装置和第二气动旋转接头，所述第二气源装置具有第二出气口；所述第二气源装置用于提供高压气源；所述第二内腔通过所述第二气动旋转接头与所述第二出气口连通。

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