CN110566652A - 一种超轻量型谐波减速器 - Google Patents

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周清泉
杨立群
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Abstract

本发明公开了一种超轻量型谐波减速器，包括中空轴，中空轴中部成形有椭圆部，椭圆部外套设有柔性滚动轴承的内圈；柔性滚动轴承外圈套设有柔轮，柔轮连接滚子交叉轴承的轴承外圈；刚轮连接有滚子交叉轴承的轴承内圈；刚轮连接有输出法兰；所述柔轮连接有安装法兰；柔轮和输出法兰与中空轴之间安装有支撑轴承。本发明将原本整体为合金钢材料的输入法兰、输出法兰和刚轮，在保证强度的情况下，改为铝合金材料，并在支撑轴承与密封的旋转部位和刚轮的外齿部镶嵌钢质材料，保证其耐磨性和刚轮的内齿强度；将刚轮与输出法兰合为一体，这样通过设计巧妙，合理、大大降低了减速器的总重量，将产品提升到更需要轻量化的运用场合中，特别是航天器方面。

Description

一种超轻量型谐波减速器
技术领域：
本发明新型涉及谐波减速器技术领域，具体涉及一种超轻量谐波减速器。
背景技术：
谐波减速器主要由波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三个基本构件组成，谐波传动减速器，是一种靠波发生器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。谐波减速器具有承载能力高，传动比大，体积小，传动平稳且传动精度高等独特优点，基于这些优点谐波减速器广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业。
现有的谐波减速器通常以波发生器连接变形轴承内圈，变形轴承外圈固定柔轮，柔轮外固定啮合有刚轮，通过波发生器转动使得柔轮和刚轮不断进行啮入、完全啮合、啮出、完全脱开的循环使得柔轮相对刚轮沿波发生器旋转的相反方向的缓慢旋转，形成大减速比的输出。但是柔轮在此过程中既要承担旋转的负荷，又要承担动力输出的负荷，因此对柔轮的材料要求极高，成本极高(一般大小柔轮单个成本约一万元左右)而且在所有部件中柔轮又属于容易损坏的部件，严重限制的谐波减速器的使用寿命。
此外，现有的交叉滚子轴承通常设置两个外圈，其体积和重量较大。
最后，谐波减速器运转时，各部分负荷不同，但是现有的谐波减速器统一采用承载最高负荷处的材料制作，导致谐波减速器的重量较大，对于现有的谐波减速器要应用到月球车、人造卫星、导弹、火箭、空间机械臂等对质量和体积空间大小有要求的项目上时体重量过大，因此必须对现有的谐波减速器的结构进一步优化，以实现缩小其重量。本发明人设计的超轻量型谐波减速器在总体积大小相等于原有的谐波减速器都情况下，重量大幅下降了22.4％，具有重要意义。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种超轻量型谐波减速器，本发明将原本整体为合金钢材料的输入法兰、输出法兰和刚轮，在保证强度的情况下，改为铝合金材料，并在支撑轴承与密封的旋转部位和刚轮的外齿部镶嵌钢质材料，保证其耐磨性和刚轮的内齿强度；将刚轮与输出法兰合为一体，这样通过设计巧妙，合理、大大降低了减速器的总重量，将产品提升到更需要轻量化的运用场合中，特别是航天器方面。
为解决上述问题，本发明的技术方案是：
一种超轻量型谐波减速器，包括中空轴1，中空轴1中部成形有椭圆部11，椭圆部11外套设有柔性滚动轴承6的内圈；柔性滚动轴承6外圈套设有柔轮5；柔轮5包括外环齿部51和L形筒壁部52；外环齿部51外啮合有刚轮4的内环齿41；L形筒壁部52连接有滚子交叉轴承3的轴承外圈31；刚轮4连接有滚子交叉轴承3的轴承内圈32；刚轮4连接有输出法兰42；所述柔轮5连接有安装法兰2；柔轮5和输出法兰42与中空轴1之间安装有支撑轴承8。
进一步的改进，所述安装法兰2、输出法兰42和刚轮4均由铝合金制成；安装法兰2和输出法兰42与支撑轴承8接触的部分以及内环齿41均由镶嵌材料9制成；所述镶嵌材料9为压铸合金结构钢制成。
进一步的改进，所述压铸合金结构钢分别镶嵌在安装法兰2、输出法兰42和刚轮4上。
进一步的改进，所述轴承外圈31和轴承内圈32之间安装有滚子交叉圆柱43；轴承外圈31上成形有与柔轮5的第一螺栓孔33；轴承内圈32上成形有与输出法兰42相连的第二螺栓孔34。
进一步的改进，所述滚子交叉轴承3为负游隙；轴承外圈31和轴承内圈32之间安装有骨架油封35，骨架油封35通过轴承盖36固定。
进一步的改进，所述第一螺栓孔33为12个，第二螺栓孔34为8个；第一螺栓孔33和第二螺栓孔34分别沿滚子交叉轴承3均匀设置。
进一步的改进，所述轴承内圈32与安装法兰2之间安装有O形圈10。
本发明的优点：
本发明的超轻量型谐波减速器在总体积大小相等于原有的谐波减速器都情况下，重量大幅下降了22.4％，具有重要意义，利于设备的轻量化和小型化，利于广泛推广应用，特别适用于航天、航空等技术领域。
附图说明：
图1为超轻量型谐波减速器的整体结构示意图；
图2为滚子交叉轴承的总体结构示意图。
具体实施方式：
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1所示，一种超轻量型谐波减速器，包括中空轴1，中空轴1中部成形有椭圆部11，椭圆部11外套设有柔性滚动轴承6的内圈；柔性滚动轴承6外圈套设有柔轮5；柔轮5包括外环齿部51和L形筒壁部52；外环齿部51外啮合有刚轮4的内环齿41；L形筒壁部52连接有滚子交叉轴承3的轴承外圈31；刚轮4连接有滚子交叉轴承3的轴承内圈32；刚轮4连接有输出法兰42；所述柔轮5连接有安装法兰2；柔轮5和输出法兰42与中空轴1之间安装有支撑轴承8。刚轮4与输出法兰42一体成形。
安装法兰2、输出法兰42和刚轮4均由铝合金制成；安装法兰2和输出法兰42与支撑轴承8接触的部分以及内环齿41均由镶嵌材料9制成；所述镶嵌材料9为压铸合金结构钢制成。
压铸合金结构钢分别镶嵌在安装法兰2、输出法兰42和刚轮4上。
轴承外圈31和轴承内圈32之间安装有滚子交叉圆柱43；轴承外圈31上成形有与柔轮5的第一螺栓孔33；轴承内圈32上成形有与输出法兰42相连的第二螺栓孔34。
滚子交叉轴承3为负游隙；轴承外圈31和轴承内圈32之间安装有骨架油封35，骨架油封35通过轴承盖36固定。
第一螺栓孔33为12个，第二螺栓孔34为8个；第一螺栓孔33和第二螺栓孔34分别沿滚子交叉轴承3均匀设置。
轴承内圈32与安装法兰2之间安装有O形圈10。
本发明通过中空轴1输入动力，安装法兰2固定，从而椭圆部11代替谐波发生器，使得柔轮形变，而刚轮4作为输出，这样柔轮仅仅承担形变符合，而输出符合由刚轮承担，从而降低了柔轮的负载，提高了谐波减速器的使用寿命。此外由于中空轴1为中空设置，也降低了整体装置的重量。
本发明在具体结构的基础上，改变其材料，使用铝合金材料，在关键的旋转部位镶嵌(压铸)合金结构钢，保证零件应有的硬度要求及使用性能，满足使用条件。有效地减轻重量，降低成本的同时，也给安装带来方便。利于设备的轻量化和小型化，特别适用于航天、航空等技术领域。以WSHG-25-XXX-Ⅲ为例，重量从2.1Kg降低到1.629Kg,每件产品重量减轻了0.47Kg，这样更利于产品轻量化，将产品提升到更需要轻量化的运用场合中，特别是航天器方面。
以上所述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 (7)

1.一种超轻量型谐波减速器，其特征在于，包括中空轴(1)，中空轴(1)中部成形有椭圆部(11)，椭圆部(11)外套设有柔性滚动轴承(6)的内圈；柔性滚动轴承(6)外圈套设有柔轮(5)；柔轮(5)包括外环齿部(51)和L形筒壁部(52)；外环齿部(51)外啮合有刚轮(4)的内环齿(41)；L形筒壁部(52)连接有滚子交叉轴承(3)的轴承外圈(31)；刚轮(4)连接有滚子交叉轴承(3)的轴承内圈(32)；刚轮(4)连接有输出法兰(42)；所述柔轮(5)连接有安装法兰(2)；柔轮(5)和输出法兰(42)与中空轴(1)之间安装有支撑轴承(8)。
2.如权利要求1所述的超轻量型谐波减速器，其特征在于，所述安装法兰(2)、输出法兰(42)和刚轮(4)均由铝合金制成；安装法兰(2)和输出法兰(42)与支撑轴承(8)接触的部分以及内环齿(41)均由镶嵌材料(9)制成；所述镶嵌材料(9)为压铸合金结构钢制成。
3.如权利要求2所述的超轻量型谐波减速器，其特征在于，所述压铸合金结构钢分别镶嵌在安装法兰(2)、输出法兰(42)和刚轮(4)上。
4.如权利要求1所述的超轻量型谐波减速器，其特征在于，所述轴承外圈(31)和轴承内圈(32)之间安装有滚子交叉圆柱(43)；轴承外圈(31)上成形有与柔轮(5)的第一螺栓孔(33)；轴承内圈(32)上成形有与输出法兰(42)相连的第二螺栓孔(34)。
5.如权利要求4所述的超轻量型谐波减速器，其特征在于，所述滚子交叉轴承(3)为负游隙；轴承外圈(31)和轴承内圈(32)之间安装有骨架油封(35)，骨架油封(35)通过轴承盖(36)固定。
6.如权利要求4所述的超轻量型谐波减速器，其特征在于，所述第一螺栓孔(33)为12个，第二螺栓孔(34)为8个；第一螺栓孔(33)和第二螺栓孔(34)分别沿滚子交叉轴承(3)均匀设置。
7.如权利要求4所述的超轻量型谐波减速器，其特征在于，所述轴承内圈(32)与安装法兰(2)之间安装有O形圈(10)。
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