CN110259891A - 行星谐波组合减速器 - Google Patents

Abstract

本发明属于减速器技术领域，涉及行星谐波组合减速器。输入轴、太阳轮、行星轮、行星架、柔轮构成一级行星减速轮系，柔轮环形部位置固定，输入轴用于与外部输入设备连接作为输入部分，太阳轮跟随输入轴转动，行星轮同时啮合于太阳轮和柔轮，绕输入轴公转的同时绕行星架的心轴自转，柔轮筒状部在与行星轮啮合处产生强制向外扩张变形，在筒状部中间区域产生向内收缩变形。太阳轮、行星轮、行星架构成波发生器，与柔轮、刚轮、第一轴承构成二级谐波减速轮系，柔轮环形部位置固定，波发生器输入，刚轮用于连接外部输出设备以输出动力。柔轮同时参与一级行星减速轮系和二级谐波减速轮系的运动，实现高减速比，有效利用了空间，加工装配容易。

Description

行星谐波组合减速器

技术领域

本发明属于减速器技术领域，更具体地说，是涉及行星谐波组合减速器。

背景技术

谐波减速器的减速比一般为30到160，由于受到自身体积与模数的限制，无法实现更大的减速比，导致应用领域受到限制。在现有技术中，已有将行星减速器与谐波减速器进行组合得到行星谐波组合减速器，以此实现更高的减速比，但存在体积大，加工装配困难的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种行星谐波组合减速器，以解决现有行星谐波组合减速器体积大、加工装配困难的技术问题。

本发明实施例提供一种行星谐波组合减速器，包括：

具有第一内齿圈的刚轮；

输入轴；

柔轮，其包括筒状部及于所述筒状部的一端边缘延伸形成的环形部，所述筒状部的外侧面设有与所述第一内齿圈相啮合的外齿圈，所述筒状部的内侧面设有第二内齿圈；

波发生器，其包括与所述输入轴同步转动的太阳轮、转动安装于所述输入轴上且具有心轴的行星架、及转动安装于所述心轴上的行星轮，所述行星轮同时与所述太阳轮、所述第二内齿圈啮合；以及

用于将所述刚轮支承于所述环形部的第一轴承。

可选地，所述环形部固定连接有输入法兰，所述刚轮固定连接有输出法兰，所述输入法兰与所述输出法兰间隔设置。

可选地，所述输入轴穿过所述输入法兰的接口与所述输出法兰的接口。

可选地，所述输入轴通过第二轴承支承于所述输入法兰的接口处，所述输入轴通过第三轴承支承于所述输出法兰的接口处。

可选地，所述环形部位于所述输入法兰与所述第一轴承之间；所述刚轮位于所述输出法兰与所述第一轴承之间。

可选地，所述行星架通过第四轴承支承于所述输入轴。

可选地，所述心轴的数量为二或三，所述心轴沿所述输入轴的周向分布，所述行星轮的数量等于所述心轴的数量，所述行星轮一一对应地转动安装于所述心轴上，所述外齿圈的齿数与所述行星轮的数量之和等于所述第一内齿圈的齿数。

可选地，所述第一内齿圈与所述外齿圈均为双圆弧齿圈；

和/或，所述第二内齿圈为渐开线齿圈，所述太阳轮与所述行星轮均为渐开线齿轮。

可选地，所述环形部于所述筒状部的一端边缘向外延伸形成，所述第一轴承位于所述筒状部之外。

可选地，所述环形部与所述第一轴承的外圈相连接，所述刚轮与所述第一轴承的内圈相连接。

本发明提供的行星谐波组合减速器中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：输入轴、太阳轮、行星轮、行星架、柔轮构成一级行星减速轮系，柔轮环形部的位置固定，输入轴用于与外部输入设备连接作为输入部分，太阳轮跟随输入轴转动，行星轮同时啮合于太阳轮和柔轮筒状部的第二内齿圈，绕输入轴公转的同时绕行星架的心轴自转，柔轮筒状部在与行星轮啮合处产生强制向外扩张变形，柔轮筒状部在没有与行星轮啮合的中间区域产生向内收缩变形。太阳轮、行星轮、行星架构成谐波减速轮系中的波发生器，波发生器与柔轮、刚轮、第一轴承构成二级谐波减速轮系，其中柔轮环形部的位置固定，一级行星减速轮系将动力传递至波发生器，波发生器作为输入部分，柔轮筒状部产生弹性变形，柔轮外齿圈与刚轮第一内齿圈啮合，进而带动刚轮转动，刚轮用于连接外部输出设备以输出动力。

在柔轮设置外齿圈与第二内齿圈，柔轮同时参与一级行星减速轮系和二级谐波减速轮系的运动，一级行星减速轮系的太阳轮、行星轮、行星架作为二级谐波减速轮系的波发生器，在实现高减速比的同时，有效利用了空间，减小了径向尺寸和轴向尺寸，具有体积小、结构简单紧凑、加工装配容易、减速比大、功率密度大等优点，适合于机器人舵机、各种仪器仪表等领域的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的行星谐波组合减速器的立体装配图；

图2为图1的行星谐波组合减速器的立体分解图；

图3为图2的行星谐波组合减速器中应用的输入轴、波发生器与第四轴承的立体分解图；

图4为图1的行星谐波组合减速器的剖视图；

图5为图2的行星谐波组合减速器中应用的柔轮的立体结构图；

图6为图2的行星谐波组合减速器中应用的柔轮在行星轮作用下的变形示意图，虚线表示另外一个时间点的柔轮。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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实施例和简化描述，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实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

请参阅图1至图6，本发明实施例提供一种行星谐波组合减速器，其包括刚轮10、输入轴20、柔轮30、波发生器40、第一轴承51。刚轮10具有第一内齿圈11；柔轮30包括筒状部31及于筒状部31的一端边缘延伸形成的环形部32，筒状部31的外侧面设有与第一内齿圈11相啮合的外齿圈311，筒状部31的内侧面设有第二内齿圈312；波发生器40包括与输入轴20同步转动的太阳轮41、转动安装于输入轴20上且具有心轴421的行星架42、及转动安装于心轴421上的行星轮43，行星轮43同时与太阳轮41、第二内齿圈312啮合；第一轴承51用于将刚轮10支承于环形部32。

输入轴20、太阳轮41、行星轮43、行星架42、柔轮30构成一级行星减速轮系，柔轮30环形部32的位置固定，输入轴20用于与外部输入设备连接作为输入部分，太阳轮41跟随输入轴20转动，行星轮43同时啮合于太阳轮41和柔轮30筒状部31的第二内齿圈312，绕输入轴20公转的同时绕行星架42的心轴421自转，柔轮30筒状部31在与行星轮43啮合处产生强制向外扩张变形，柔轮30筒状部31在没有与行星轮43啮合的中间区域产生向内收缩变形。太阳轮41、行星轮43、行星架42构成谐波减速轮系中的波发生器40，波发生器40与柔轮30、刚轮10、第一轴承51构成二级谐波减速轮系，其中柔轮30环形部32的位置固定，一级行星减速轮系将动力传递至波发生器40，波发生器40作为输入部分，柔轮30筒状部31产生弹性变形，柔轮30外齿圈311与刚轮10第一内齿圈11啮合，进而带动刚轮10转动，刚轮10用于连接外部输出设备以输出动力。

在柔轮30设置外齿圈311与第二内齿圈312，柔轮30同时参与一级行星减速轮系和二级谐波减速轮系的运动，一级行星减速轮系的太阳轮41、行星轮43、行星架42作为二级谐波减速轮系的波发生器40，在实现高减速比的同时，有效利用了空间，减小了径向尺寸和轴向尺寸，具有体积小、结构简单紧凑、加工装配容易、减速比大、功率密度大等优点，适合于机器人舵机、各种仪器仪表等领域的应用。

在本发明另一实施例中，刚轮10的第一内齿圈11、太阳轮41与行星轮43在同一平面上，心轴421的轴线与输入轴20的轴线相互平行，使得输入轴20、太阳轮41、行星轮43、行星架42、柔轮30构成一级行星减速轮系，柔轮30的位置固定，太阳轮41跟随输入轴20转动，行星轮43同时啮合于太阳轮41和柔轮30，绕输入轴20公转的同时绕行星架42的心轴421自转，柔轮30在与行星轮43啮合处产生强制向外扩张变形，在柔轮30中间区域产生向内收缩变形。太阳轮41、行星轮43、行星架42构成谐波减速轮系中的波发生器40。

在本发明另一实施例中，第一轴承51为十字交叉滚子轴承，十字交叉滚子轴承是一种内圈分割、外圈旋转的轴承，刚性大，轴承间隙可调整，能获得高精度旋转运动。第一轴承51还可以为其它类型的轴承。

在本发明另一实施例中，环形部32固定连接有输入法兰60，刚轮10固定连接有输出法兰70，输入法兰60与输出法兰70间隔设置。该方案容易装配，能有效保护输入法兰60与输出法兰70之间的保护柔轮30与波发生器40，通过输入法兰60将该行星谐波组合减速器固定于安装位置，通过输出法兰70与外部输出设备连接。

请参阅图2、图4，在本发明另一实施例中，刚轮10的一表面内缘设有第一定位缘12，便于将刚轮10对齐于第一轴承51的内圈512。具体地，第一定位缘12呈环形，便于呈环形的刚轮10定位。输出法兰70的其中一表面外缘设有用于对刚轮10径向定位的第二定位缘72，便于将输出法兰70对齐于刚轮10。具体地，第二定位缘72呈环形，便于呈环形的第一轴承51内圈512定位。输入法兰60的一表面内缘设有第三定位缘62，便于将输入法兰60对齐于柔轮30环形部32与第一轴承51外圈511。具体地，第三定位缘62呈环形，便于输入法兰60定位于环形部32。

在本发明另一实施例中，输出法兰70开设有用于容纳行星架42的容纳槽73，让行星架42部分容纳于容纳槽73，能降低整体结构轴向尺寸。

在本发明另一实施例中，输入轴20穿过输入法兰60的接口61与输出法兰70的接口71。该方案能让输入轴20由输入法兰60穿过输出法兰70。让输入轴20的一端靠近于输出法兰70的端部，进而让输入轴20与输出法兰70通过现有的转角传感器以检测出转角，使得整体结构紧凑。

在本发明另一实施例中，输入轴20为空心轴421，容易成型，还能在输入轴20内腔穿设线路或其它零部件。

在本发明另一实施例中，输入轴20通过第二轴承52支承于输入法兰60的接口61处，输入轴20通过第三轴承53支承于输出法兰70的接口71处。该方案容易装配，能降低输入轴20与输入法兰60或输出法兰70之间的摩擦力，让输入轴20稳定可靠地支承于输入法兰60与输出法兰70。具体地，第二轴承52、第三轴承53可以为深沟球轴承，能承受径向和轴向的负荷。输入轴20外设有用于安装于第二轴承52与第三轴承53的安装位，便于轴承的装配。

在本发明另一实施例中，环形部32位于输入法兰60与第一轴承51之间；刚轮10位于输出法兰70与第一轴承51之间。该方案能降低整体结构的尺寸，占用空间较小，而且容易装配。

请参阅图3、图4，在本发明另一实施例中，行星架42通过第四轴承54支承于输入轴20。该方案让行星架42转动安装于输入轴20。具体地，第四轴承54可以为深沟球轴承，能承受径向和轴向的负荷。

请参阅图3、图4、图6，在本发明另一实施例中，心轴421的数量为二或三，心轴421沿输入轴20的周向分布，行星轮43的数量等于心轴421的数量，行星轮43一一对应地转动安装于心轴421上，外齿圈311的齿数与行星轮43的数量之和等于第一内齿圈11的齿数。通过配置不同心轴421的数量、外齿圈311的齿数、第一内齿圈11的齿数，以形成预定的减速比，具体按需设置。太阳轮41跟随输入轴20转动，行星轮43同时啮合于太阳轮41和柔轮30，绕输入轴20公转的同时绕行星架42的心轴421自转，在柔轮30两个向外扩张变形的中间区域产生向内收缩变形，在柔轮30中间区域产生向内收缩变形，太阳轮41、行星轮43、行星架42构成谐波减速轮系中的波发生器40。

在本发明另一实施例中，行星架42具有两根心轴421，对应有两个行星轮43，柔轮30外齿圈311的齿数比刚轮10第一内齿圈11的齿数少两个，以形成预定的减速比。

在本发明另一实施例中，行星架42上有三根心轴421，对应有三个行星轮43，柔轮30外齿圈311的齿数比刚轮10第一内齿圈11的齿数少三个，以形成预定的减速比。

在本发明另一实施例中，第一内齿圈11与外齿圈311均为双圆弧齿圈；双圆弧齿圈在平稳性、力矩与使用寿命方面有很大优势，该方案能实现连续而平稳的传动，特别适用于谐波减速轮系。

在本发明另一实施例中，第二内齿圈312为渐开线齿圈，太阳轮41与行星轮43均为渐开线齿轮。渐开线齿容易加工，具有角速不变的优点，特别适用于行星减速轮系。

请参阅图5，在本发明另一实施例中，环形部32于筒状部31的一端边缘向外延伸形成，第一轴承51位于筒状部31之外。该结构容易成型，能降低径向尺寸，便于将刚轮10转动安装于环形部32。

请参阅图2、图4，在本发明另一实施例中，环形部32与第一轴承51的外圈511相连接，刚轮10与第一轴承51的内圈512相连接。该结构容易装配，让刚轮10转动安装于环形部32。具体地，输入法兰60与环形部32通过紧固件固定连接于第一轴承51的外圈511，输出法兰70与刚轮10通过紧固件固定连接于第一轴承51的内圈512，该结构容易装配，连接可靠。

在本发明另一实施例中，太阳轮41通过平键连接或其它方式安装在输入轴20，容易装配，连接可靠，让太阳轮41能跟随输入轴20转动。或者，太阳轮41一体成型于输入轴20。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.行星谐波组合减速器，其特征在于，包括：

具有第一内齿圈的刚轮；

输入轴；

柔轮，其包括筒状部及于所述筒状部的一端边缘延伸形成的环形部，所述筒状部的外侧面设有与所述第一内齿圈相啮合的外齿圈，所述筒状部的内侧面设有第二内齿圈；

波发生器，其包括与所述输入轴同步转动的太阳轮、转动安装于所述输入轴上且具有心轴的行星架、及转动安装于所述心轴上的行星轮，所述行星轮同时与所述太阳轮、所述第二内齿圈啮合；以及

用于将所述刚轮支承于所述环形部的第一轴承。

2.如权利要求1所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述环形部固定连接有输入法兰，所述刚轮固定连接有输出法兰，所述输入法兰与所述输出法兰间隔设置。

3.如权利要求2所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述输入轴穿过所述输入法兰的接口与所述输出法兰的接口。

4.如权利要求3所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述输入轴通过第二轴承支承于所述输入法兰的接口处，所述输入轴通过第三轴承支承于所述输出法兰的接口处。

5.如权利要求2所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述环形部位于所述输入法兰与所述第一轴承之间；所述刚轮位于所述输出法兰与所述第一轴承之间。

6.如权利要求1至5任一项所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述行星架通过第四轴承支承于所述输入轴。

7.如权利要求1至5任一项所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述心轴的数量为二或三，所述心轴沿所述输入轴的周向分布，所述行星轮的数量等于所述心轴的数量，所述行星轮一一对应地转动安装于所述心轴上，所述外齿圈的齿数与所述行星轮的数量之和等于所述第一内齿圈的齿数。

8.如权利要求1至5任一项所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述第一内齿圈与所述外齿圈均为双圆弧齿圈；

和/或，所述第二内齿圈为渐开线齿圈，所述太阳轮与所述行星轮均为渐开线齿轮。

9.如权利要求1至5任一项所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述环形部于所述筒状部的一端边缘向外延伸形成，所述第一轴承位于所述筒状部之外。

10.如权利要求1至5任一项所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述环形部与所述第一轴承的外圈相连接，所述刚轮与所述第一轴承的内圈相连接。