CN110307299B - 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。齿轮轴、行星轮、行星架、刚轮、销轴构成一级行星减速轮系，刚轮固定，齿轮轴用于与外部输入设备连接作为输入部分，同时起太阳轮作用，行星轮同时与刚轮第一内齿圈、齿轮轴齿轮部相啮合，绕销轴自转的同时绕齿轮轴公转，行星架作为输出部分，将输出传递至波发生器。波发生器、柔轮、刚轮与第一轴承构成二级谐波减速轮系，在波发生器作用下，柔轮强制变形，外齿圈与第二内齿圈啮合传动，第一轴承连接于外部输出设备以输出动力。在刚轮设置第一内齿圈与第二内齿圈，使行星减速级与谐波减速级共用内齿轮，减少零件数量，具有结构简单紧凑、装配方便、高减速比、体积小、传动精度高等优点。

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

现有谐波减速器因其传动精度高、回差小等优点广泛应用于机器人、航空航天、精密机床等领域，但现有谐波减速器想要实现更大的传动比，却受到体积和齿轮模数的限制，无法应用到更多的领域，行星减速器具有体积小，结构紧凑的优点，因此将行星减速器与谐波减速器进行组合构成行星谐波组合减速器可以实现精密传动、高减速比、体积小等特点；现有行星谐波组合减速器是在凸轮内孔上加工出内齿作为行星减速器的内齿轮，由于谐波传动中凸轮体积较小，在凸轮内孔加工内齿较为困难，同时使得一级行星减速中的行星轮装配困难。

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谐波传动的凸轮内孔加工内齿较为困难、行星轮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：

具有第一内齿圈与第二内齿圈的刚轮；

具有齿轮部的齿轮轴；

转动安装于所述齿轮轴的行星架；

同时啮合于所述齿轮部与所述第一内齿圈的行星轮；

转动安装于所述齿轮轴的波发生器；

连接于所述行星架、所述行星轮与所述波发生器的销轴；

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，所述筒状部套接于所述波发生器的外部，所述筒状部的外侧面设有与所述第二内齿圈相啮合的外齿圈；以及

用于将所述环形部支承于所述刚轮的第一轴承。

可选地，所述波发生器通过第二轴承支承于所述齿轮轴；所述行星架通过第三轴承支承于所述齿轮轴。

可选地，所述行星轮位于所述行星架与所述波发生器之间。

可选地，所述行星架位于所述刚轮外，所述波发生器位于所述刚轮内；所述刚轮设有用于包围所述行星架的端盖，所述端盖开设有供所述齿轮轴穿过的过孔。

可选地，所述齿轮轴通过第四轴承支承于所述端盖的过孔处。

可选地，所述销轴包括柱体部及连接于所述柱体部的一端的头部，所述柱体部依次穿过于所述行星架、所述行星轮与所述波发生器，所述头部沿轴向抵压于所述行星架。

可选地，所述波发生器包括凸轮及设于所述凸轮外的柔性轴承，所述凸轮转动安装于所述齿轮轴，所述柔性轴承连接于所述筒状部的内侧面。

可选地，所述第一内齿圈为渐开线齿圈，所述齿轮部为渐开线齿轮；

和/或，所述第二内齿圈与所述外齿圈均为双圆弧齿圈。

可选地，所述第一内齿圈的内径小于所述第二内齿圈的内径。

可选地，所述第一轴承的外圈连接于所述刚轮，所述第一轴承的内圈连接于所述环形部。

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：齿轮轴、行星轮、行星架、刚轮、销轴构成一级行星减速轮系，刚轮固定，齿轮轴用于与外部输入设备连接作为输入部分，同时起太阳轮作用，行星轮同时与刚轮第一内齿圈、齿轮轴齿轮部相啮合，绕销轴自转的同时绕齿轮轴公转，行星架作为输出部分，将输出传递至波发生器。波发生器、柔轮、刚轮与第一轴承构成二级谐波减速轮系，刚轮固定，在波发生器的作用下，柔轮产生强制变形，柔轮筒状部的外齿圈与刚轮的第二内齿圈啮合传动，通过柔轮环形部与刚轮之间的第一轴承连接于外部输出设备以输出动力，能实现较大的减速比。通过在刚轮设置第一内齿圈与第二内齿圈，使行星减速级与谐波减速级共用内齿轮，减少零件数量，行星轮容易装配，避免现有行星谐波组合减速器由于谐波传动的凸轮体积较小而在凸轮内孔加工内齿较为困难的情况。该行星谐波组合减速器具有结构简单紧凑、装配方便、高减速比、体积小、传动精度高等优点，特别适合在机器人舵机、航空航天探测器、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的进一步立体分解图，其中，刚轮、柔轮、第一轴承、端盖未示；

图4为图3的行星谐波组合减速器的进一步立体分解图；

图5为图1的行星谐波组合减速器的剖视图；

图6为图2的行星谐波组合减速器中应用的刚轮的剖视图。

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”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”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、齿轮轴20、行星架30、行星轮40、波发生器50、销轴60、柔轮70、第一轴承81。刚轮10具有第一内齿圈11与第二内齿圈12；齿轮轴20具有齿轮部21；行星架30转动安装于齿轮轴20；行星轮40同时啮合于齿轮部21与第一内齿圈11；波发生器50转动安装于齿轮轴20；销轴60连接于行星架30、行星轮40与波发生器50；柔轮70包括筒状部71及于筒状部71的一端边缘延伸形成的环形部72，筒状部71套接于波发生器50的外部，筒状部71的外侧面设有与第二内齿圈12相啮合的外齿圈711；第一轴承81用于将环形部72支承于刚轮10。

齿轮轴20、行星轮40、行星架30、刚轮10、销轴60构成一级行星减速轮系，刚轮10固定，齿轮轴20用于与外部输入设备连接作为输入部分，同时起太阳轮作用，行星轮40同时与刚轮10第一内齿圈11、齿轮轴20齿轮部21相啮合，绕销轴60自转的同时绕齿轮轴20公转，行星架30作为输出部分，将输出传递至波发生器50。波发生器50、柔轮70、刚轮10与第一轴承81构成二级谐波减速轮系，刚轮10固定，在波发生器50的作用下，柔轮70产生强制变形，柔轮70筒状部71的外齿圈711与刚轮10的第二内齿圈12啮合传动，通过柔轮70环形部72与刚轮10之间的第一轴承81连接于外部输出设备以输出动力，能实现较大的减速比。通过在刚轮10设置第一内齿圈11与第二内齿圈12，使行星减速级与谐波减速级共用内齿轮，减少零件数量，行星轮40容易装配，避免现有行星谐波组合减速器由于谐波传动的凸轮体积较小而在凸轮内孔加工内齿较为困难的情况。该行星谐波组合减速器具有结构简单紧凑、装配方便、高减速比、体积小、传动精度高等优点，特别适合在机器人舵机、航空航天探测器、各种仪器仪表等领域的应用。

具体地，该行星谐波组合减速器的总减速比等于一级行星减速轮系减速比乘以二级谐波减速轮系减速比，因此能实现较大的减速比。

请参阅图3、图5，在本发明另一实施例中，刚轮10的第一内齿圈11、齿轮轴20的齿轮部21与行星轮40在同一平面上，销轴60的轴线与齿轮轴20的轴线相互平行，让齿轮轴20、行星轮40、行星架30、刚轮10、销轴60构成一级行星减速轮系，行星轮40同时与刚轮10第一内齿圈11、齿轮轴20齿轮部21相啮合，绕销轴60自转的同时绕齿轮轴20公转，行星架30作为行星减速轮系的输出部分，并将输出传递至波发生器50。

请参阅图5，在本发明另一实施例中，柔轮70设于刚轮10的内部，该结构紧凑。让柔轮70筒状部71的外齿圈711与刚轮10的第二内齿圈12啮合传动，实现谐波减速。

请参阅图2、图5，在本发明另一实施例中，环形部72于筒状部71的一端边缘向内延伸形成，该结构容易成型，便于将环形部72通过第一轴承81支承于刚轮10。进一步地，环形部72所在平面与刚轮10的其中一个端面平齐，便于将第一轴承81装配于刚轮10与柔轮70之间。

在本发明另一实施例中，第一轴承81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81还可以为其它类型的轴承。

在本发明另一实施例中，波发生器50通过第二轴承82支承于齿轮轴20；该方案便于波发生器50转动安装于齿轮轴20，并降低两者之间的摩擦力。行星架30通过第三轴承83支承于齿轮轴20。该方案便于行星架30转动安装于齿轮轴20，并降低两者之间的摩擦力。具体地，第二轴承82、第三轴承83可以为深沟球轴承，能承受径向和轴向的负荷。齿轮轴20外设有用于安装于第二轴承82与第三轴承83的安装位，便于轴承的装配。

在本发明另一实施例中，行星轮40位于行星架30与波发生器50之间。该方案便于布置，结构紧凑，在轴向尺寸占用空间较小。

请参阅图5，在本发明另一实施例中，行星架30位于刚轮10外，波发生器50位于刚轮10内；刚轮10设有用于包围行星架30的端盖90，端盖90开设有供齿轮轴20穿过的过孔91。端盖90用于保护行星架30等零部件，避免受到外界影响，让结构工作可靠。具体地，端盖90可以通过紧固件或其它方式固定于刚轮10的一端面，容易装配。在采用紧固件时，端盖90开设有通孔92，刚轮10对应于通孔92处开设有螺纹孔13，紧固件穿过通孔92与螺纹孔13并螺纹连接于刚轮10，使端盖90固定于刚轮10。

在本发明另一实施例中，齿轮轴20通过第四轴承84支承于端盖90的过孔91处。该结构容易装配，让齿轮轴20转动安装于端盖90，降低两者间摩擦力。

请同时参阅图3、图4，在本发明另一实施例中，销轴60使行星架30、行星轮40与波发生器50的凸轮51绕齿轮轴20同步转动。销轴60包括柱体部61及连接于柱体部61的一端的头部62，柱体部61依次穿过于行星架30、行星轮40与波发生器50，头部62沿轴向抵压于行星架30。该方案容易装配，让行星架30通过销轴60与行星轮40、波发生器50连为一体。头部62的宽度大于柱体部61的宽度，头部62沿轴向抵压于行星架30，对销轴60进行轴向限位。让行星轮40绕销轴60自转的同时绕齿轮轴20公转，行星架30作为一级行星减速轮系的输出部分，并将输出传递至波发生器50。具体地，行星架30、行星轮40与波发生器50分别开设有供销轴60穿过的通孔31、通孔41、通孔511，让行星架30、行星轮40与波发生器50安装于销轴60上。

请参阅图2、图5，在本发明另一实施例中，波发生器50包括凸轮51及设于凸轮51外的柔性轴承52，凸轮51转动安装于齿轮轴20，柔性轴承52连接于筒状部71的内侧面。凸轮51的径向长度不同，柔性轴承52设于筒状部71与凸轮51之间。在波发生器50的作用下，柔轮70柔性变形，柔轮70长轴两端与刚轮10完全啮合，柔轮70短轴两端与刚轮10完全脱开，当波发生器50转一圈时，柔轮70往相反方向转动两个齿，从而实现了较大的减速比。

在本发明另一实施例中，第一内齿圈11为渐开线齿圈，齿轮部21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。

在本发明另一实施例中，第二内齿圈12与外齿圈711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，第一内齿圈11的内径小于第二内齿圈12的内径。该方案能能实现较大的减速比，而且结构紧凑。

在本发明另一实施例中，第一轴承81的外圈811连接于刚轮10，第一轴承81的内圈812连接于环形部72。该方案容易装配。刚轮10固定，在第一轴承81的内圈812连接于外部输出设备，即可实现动力输出。具体地，第一轴承81的外圈811通过紧固件或其它方式连接于刚轮10，容易装配，连接可靠。在采用紧固件时，外圈811开设有通孔8111，刚轮10对应于通孔8111开设有螺纹孔14，紧固件穿过通孔8111与螺纹孔14并螺纹连接于刚轮10，使外圈811固定于刚轮10。第一轴承81的内圈812通过紧固件或其它方式连接于环形部72，容易装配，连接可靠。在采用紧固件时，环形部72开设有通孔721，内圈812开设有螺纹孔8121，紧固件穿过通孔721与螺纹孔8121并螺纹连接于内圈812，使内圈812固定于环形部72。

在本发明另一实施例中，第一轴承81的内圈812通过紧固件或其它方式与外部输出设备连接以输出动力。在采用紧固件时，内圈812开设有螺纹孔8122，以供紧固件穿过外部输出设备与内圈812并螺纹连接于内圈812。

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 (9)

1.行星谐波组合减速器，其特征在于，包括：

具有第一内齿圈与第二内齿圈的刚轮；

具有齿轮部的齿轮轴；

转动安装于所述齿轮轴的行星架；

同时啮合于所述齿轮部与所述第一内齿圈的行星轮；

转动安装于所述齿轮轴的波发生器；

连接于所述行星架、所述行星轮与所述波发生器的销轴；

柔轮，其包括筒状部及于所述筒状部的一端边缘向内延伸形成的环形部，所述筒状部套接于所述波发生器的外部，所述筒状部的外侧面设有与所述第二内齿圈相啮合的外齿圈，所述环形部的所在平面与所述刚轮的其中一个端面平齐；以及

用于将所述环形部支承于所述刚轮的第一轴承，所述第一轴承的外圈连接于所述刚轮，所述第一轴承的内圈连接于所述环形部，所述第一轴承的内圈用于与外部输出设备连接以输出动力。

2.如权利要求1所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述波发生器通过第二轴承支承于所述齿轮轴；所述行星架通过第三轴承支承于所述齿轮轴。

3.如权利要求1所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述行星轮位于所述行星架与所述波发生器之间。

4.如权利要求3所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述行星架位于所述刚轮外，所述波发生器位于所述刚轮内；所述刚轮设有用于包围所述行星架的端盖，所述端盖开设有供所述齿轮轴穿过的过孔。

5.如权利要求4所述的行星谐波组合减速器，其特征在于，所述齿轮轴通过第四轴承支承于所述端盖的过孔处。

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，所述销轴包括柱体部及连接于所述柱体部的一端的头部，所述柱体部依次穿过于所述行星架、所述行星轮与所述波发生器，所述头部沿轴向抵压于所述行星架。

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，所述波发生器包括凸轮及设于所述凸轮外的柔性轴承，所述凸轮转动安装于所述齿轮轴，所述柔性轴承连接于所述筒状部的内侧面。

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，所述第一内齿圈为渐开线齿圈，所述齿轮部为渐开线齿轮；

和/或，所述第二内齿圈与所述外齿圈均为双圆弧齿圈。

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，所述第一内齿圈的内径小于所述第二内齿圈的内径。

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