CN1376867A - 轴向波式谐波齿轮传动副 - Google Patents

Abstract

一种轴向波式谐波齿轮传动副,主要由刚轮、柔轮、波发生器、柔性轴承、波发生器轴和柔轮轴或刚轮轴构成。波发生器为轴向波发生器,至少由二个偏心距相同的偏心圆盘轴向组装而成,每个偏心圆盘均装配有柔性轴承。此种谐波齿轮传动副由于柔轮与刚轮啮合的任一径向截面只有一处啮合,相对于现有技术,柔轮的交替变形频数下降一倍以上,交替变形显著减小,柔性轴承的内外圈不会发生交替变形,因而有效地提高了疲劳寿命。

Description

轴向波式谐波齿轮传动副

一、技术领域

本发明属于谐波齿轮传动领域，特别涉及一种谐波齿轮传动副。

二、背景技术

谐波齿轮传动是行星传动的一种变型，它以传动比大、承载能力大、传动精度高、传动平稳等特点著称，得到了广泛的应用。现有的谐波齿轮传动副主要由刚轮、柔轮、径向波发生器、柔性轴承及波发生器轴、柔轮或刚轮轴组装而成，径向波发生器有双波或三波或四波发生器(工程上多采用双波发生器)。当谐波齿轮传动副工作时，柔轮和柔性轴承均处于周期性交替变形状态，且在柔轮与刚轮啮合的任一径向截面上，柔轮和柔性轴承均至少有两处发生严重弹性变形，如图1所示，因而柔轮和柔性轴承的疲劳损坏是影响谐波齿轮传动副工作的重要因素。

为了提高谐波齿轮传动副的寿命，国内外众多研究者作了大量的工作，其研究方向主要集中在柔轮疲劳强度的计算、柔轮的结构和工艺性、柔轮的材质。例如：70年代，M.N.Lvannov、S.A.Shuwalow、P.K.Popov、D.B.Wolkov、E.K.Ginabolg等人基于柔轮弯曲疲劳破坏准则或柔轮齿面的磨损失效准则，提出了众多的强度校核公式，并被应用于谐波齿轮传动装置的实验和研究过程中；其后，国内外研究者又采用有限元或边界元法对空载和承载作用下柔轮光滑壳体中的应力分布进行了计算；80年代中期，日本、美国开发出了单级传动比为50的钢制谐波齿轮传动副，但是由于柔轮中应力的急剧增加，使其承载能力降低较多。目前，俄罗斯正在研究长径比在0.52左右的筒形柔轮，并已研制成功传动比在85～115范围内的具有超短柔轮的DP系列谐波齿轮传动装置。上述研究成果对提高谐波齿轮传动副的寿命无疑起到了积极作用，但减小柔轮和柔性轴承的疲劳破坏、提高谐波齿轮传动副的寿命仍然是一个需进一步解决的问题。

三、发明内容

针对柔轮和柔性轴承的疲劳破坏，本发明相对于现有技术提出了思路完全不同的技术方案，本发明是从波发生器的结构入手解决柔轮和柔性轴承的疲劳破坏。

本发明的技术方案是：将现有谐波齿轮传动副中的径向波发生器改变为轴向波发生器，此种轴向波发生器至少由二个偏心距相同的偏心圆盘轴向组装而成，每个偏心圆盘均装配有柔性轴承，偏心圆盘的偏心距由谐波齿轮传动副的模数和齿数确定。

当轴向波发生器由二个偏心圆盘轴向组装而成时，二偏心圆盘的圆心在轴向的投影以波发生器轴的轴心为中心，180°分布；当轴向波发生器由三个偏心圆盘轴向组装而成时，三偏心圆盘的圆心在轴向的投影以波发生器轴的轴心为中心，120°分布；当轴向波发生器由四个偏心圆盘轴向组装而成时，四偏心圆盘的圆心在轴向的投影分布在以波发生器轴的轴心为中心、相对于装配时用于定位的Y轴的夹角为±22.5°～30°的两相交对角线上。组成轴向波发生器的各偏心圆盘之间设置有垫片。

本发明具有以下优点和有益效果：

1、由于柔轮与刚轮啮合的任一径向载面只有一处啮合，如图2所示，相对于现有技术，柔轮的交替变形频数下降一倍以上，交替变形显著减小，从而有效地提高了柔轮的疲劳寿命并减小了齿面的磨损和发热。

2、与轴向波发生器组配的柔性轴承，其内外圈不会发生交替变形，因而有效地防止了柔性轴承内外圈的疲劳断裂。

3、组成轴向波发生器的偏心圆盘易加工制作。

四、附图说明

图1是径向波发生器构成的谐波齿轮传动副的径向截面啮合图；

图2是根据本发明所提出的轴向波式谐波齿轮传动副的径向截面啮合图；

图3是根据本发明所提出的轴向波式谐波齿轮传动副的一种结构图；

图4是图3中的轴向波发生器与柔性轴承的结构图；

图5是图4的A-A剖视图；

图6是根据本发明所提出的轴向波式谐波齿轮传动副的第二种结构图；

图7是图6中轴向波发生器与柔性轴承的结构图；

图8是图7的B-B剖视图；

图9是根据本发明所提出的轴向波式谐波齿轮传动副的第三种结构图；

图10是图9中轴向波发生器与柔性轴承的一种结构图；

图11是图10的C-C剖视图；

图12是图9中轴向波发生器与柔性轴承的又一种结构图；

图13是图12的D-D剖视图。

五、具体实施方式

实施例1：

本实施例中的轴向波式谐波齿轮传动副的结构如图3所示，主要由刚轮1、柔轮2、轴向波发生器3、柔性轴承4、波发生器轴5和柔轮轴6构成，模数为2。刚轮1的齿数为162，材料为45#刚；柔轮2的齿数为160，材料为30GrMnSiA。轴向波发生器3的结构如图4、图5所示，由两个偏心圆盘7轴向组装而成，每个偏心圆盘上均装配有柔性轴承4，两偏心圆盘的偏心距e均为6毫米，两偏心圆盘的圆心O′在轴向的投影以波发生器轴5的轴心O为中心，180°分布，两偏心圆盘之间设置有垫片8，垫片8的材料为A₃钢。

实施例2：

本实施例中的轴向波式谐波齿轮传动副的结构如图6所示，主要由刚轮1、柔轮2、轴向波发生器3、柔性轴承4、波发生器轴5和柔轮轴6构成，模数为2。刚轮1的齿数为163，材料为45#钢；柔轮2的齿数为160，材料为30GrMnSiA。轴向波发生器3的结构如图7、图8所示，由三个偏心圆盘7轴向组装而成，每个偏心圆盘上均装配有柔性轴承4，三偏心圆盘的偏心距e均为5.6毫米，三偏心圆盘的圆心O′在轴向的投影以波发生器轴5的轴心O为中心，120°分布，三偏心圆盘之间设置有垫片8，垫片的材料为A₃钢。

实施例3：

本实施例中的轴向波式谐波齿轮传动副的结构如图9所示，轴向波发生器3的结构如图10、图11所示。与实施例1不同之处在于：(1)刚轮1的齿数为164；柔轮2的齿数为160；(2)轴向波发生器3由四个偏心圆盘7轴向组装而成，四偏心圆盘在波发生器轴5上交替排列、偏心距e均为5毫米，四偏心圆盘的圆心O′在轴向的投影分布在以波发生器轴5的轴心O为中心、相对于装配时用于定位的Y轴的夹角为±25°的两相交对角线上。

实施例4：

本实施例中的轴向波式谐波齿轮传动副的结构如图9所示，轴向波发生器3的结构如图12、图13所示。与实施例3不同之处在于：(1)四个偏心圆盘7在波发生器轴5上平行排列；(2)四偏心圆盘7的圆心O′在轴向的投影分布在以波发生器轴5的轴心O为中心、相对于装配时用于定位的Y轴的夹角为±28°的两相交对角线上。

Claims (7)

1、一种轴向波式谐波齿轮传动副，包括刚轮(1)、柔轮(2)、波发生器(3)、柔性轴承(4)、波发生器轴(5)和柔轮轴或刚轮轴(6)，其特征在于波发生器(3)为轴向波发生器，至少由二个偏心距相同的偏心圆盘(7)轴向组装而成，每个偏心圆盘均装配有柔性轴承(4)。

2、根据权利要求1所述的轴向波式谐波齿轮传动副，其特征在于波发生器(3)由二个偏心圆盘(7)轴向组装而成时，二偏心圆盘的圆心在轴向的投影以波发生器轴(5)的轴心为中心，180°分布。

3、根据权利要求1所述的轴向波式谐波齿轮传动副，其特征在于波发生器(3)由三个偏心圆盘(7)轴向组装而成时，三偏心圆盘的圆心在轴向的投影以波发生器轴(5)的轴心为中心，120°分布。

4、根据权利要求1所述的轴向波式谐波齿轮传动副，其特征在于波发生器(3)由四个偏心圆盘(7)轴向组装而成时，四偏心圆盘的圆心在轴向的投影分布在以波发生器轴(5)的轴心为中心、相对于装配时用于定位的Y轴的夹角为±22.5°～30°的两相交对角线上。

5、根据权利要求4所述的轴向波式谐波齿轮传动副，其特征在于四偏心圆盘(7)在波发生器轴(5)上交替排列。

6、根据权利要求4所述的轴向波式谐波齿轮传动副，其特征在于四偏心圆盘(7)在波发生器轴(5)上平行排列。

7、根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的轴向波式谐波齿轮传动副，其特征在于组成轴向波发生器的各偏心圆盘(7)之间设置有垫片(8)。

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