CN205226277U - 一种谐波减速器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种谐波减速器，包括：波发生器；柔性轴承，柔轮，以及钢轮。所述柔性轴承环设在所述波发生器的外围；所述柔轮具有环状本体及形成在环状本体外表面的外部齿，所述环状本体套设在所述柔性轴承的外围，所述环状本体上设有加强筋；所述钢轮的内表面设有内部齿，所述柔轮设于所述钢轮内，使得所述柔轮的长轴方向的外部齿与所述内部齿噬合。本实用新型提供谐波减速器，柔轮的环状本体上设置有加强筋，可以保证环状本体的强度，减少柔轮变形产生的固有回差，进而提高谐波减速器的精度，延长使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种谐波减速器。
背景技术
谐波减速器是依靠具有挠性的柔轮的弹性变形来实现与钢轮的啮合，进而达到减速的目的。由于其特殊的传动啮合方式，使得谐波齿轮减速器具有很多优点，例如：减速比大，体积小，重量轻，精度高等优点，广泛被运用到军工航天、机器人等领域，随着科技的发展，谐波减速器逐步在更多的领域发挥着重要作用。
然而，现有的柔轮在使用一段时间后，其筒壁容易断裂破损。而且，柔轮在形变过程中，其在周向方向上具有一定位移，即存在固有回差，这会导致谐波减速器的精度减低，寿命缩短。
发明内容
本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种谐波减速器，包括：波发生器；柔性轴承，所述柔性轴承环设在所述波发生器的外围；柔轮，所述柔轮具有环状本体及形成在环状本体外表面的外部齿，所述环状本体套设在所述柔性轴承的外围，所述环状本体上设有加强筋；以及钢轮，所述钢轮的内表面设有内部齿，柔轮设于所述钢轮内，使得所述柔轮的长轴方向的外部齿与所述内部齿噬合。
优选的，所述加强筋设置在所述环状本体的内壁上。
优选的，所述加强筋沿所述环状本体的周向方向延伸。
优选的，所述加强筋为螺旋状。
优选的，所述环状本体的内壁设有至少两圈螺旋状的加强筋。
优选的，所述柔轮由塑胶材料制成。
优选的，所述塑胶材料为碳纤维增强的PEEK。
优选的，所述外部齿为双圆弧齿。
优选的，所述柔轮为短杯结构。
根据本实用新型提供的谐波减速器，柔轮的环状本体上设置有加强筋，可以保证环状本体的强度，减少柔轮变形产生的固有回差，进而提高谐波减速器的精度，延长使用寿命。
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例的谐波减速器的示意图。
图2是根据本实用新型一个实施例的谐波减速器的柔轮的示意图。
图3是根据本实用新型一个实施例的谐波减速器的柔轮的立体示意图。
图4是根据本实用新型另一个实施例的谐波减速器的柔轮的立体示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
10—波发生器20—柔性轴承
30—柔轮31—环状本体
32—外部齿33—加强筋
40—钢轮。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、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，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
参见图1所示，本实用新型提供一种谐波减速器，其包括：波发生器10，柔性轴承20，柔轮30，以及钢轮40；柔性轴承20环设在波发生器10的外围；柔轮30套设在柔性轴承20的外围，并设置在钢轮40内。如图2-3所示，柔轮30具有环状本体31及形成在环状本体31外表面的外部齿32，环状本体31套设在柔性轴承20的外围，环状本体31上设有加强筋33；钢轮40的内表面设有内部齿（图中未示出）。柔轮30设于钢轮40内，使得柔轮30的长轴方向的外部齿32与钢轮的内部齿噬合。
应当理解的是，谐波减速器主要由波发生器10、柔轮30和钢轮40三个基本构件组成。波发生器10是使柔轮30产生弹性变形的构件，一般具有椭圆形。柔轮30一般具有如图3所示的筒状结构，其一端具有开口，另一端通过螺纹固定等方式固定在一个输出轴承上以形成输出轴。柔轮30上靠近开口的位置处的外缘表面设有外部齿32，钢轮40的内表面的与外部齿32相对应的位置设有内部齿。柔轮30的外部齿32与钢轮40的内部齿的噬合是靠椭圆形状的波发生器10挤压柔轮30后，迫使柔轮30由原先的圆形变成椭圆形，进而，柔轮30在长轴两端附近的外部齿32与刚轮40的内部齿完全啮合，而柔轮30在短轴两端附近的外部齿32则与刚轮40完全脱开，柔轮30和钢轮40周长上的其他区段的外部齿32和内部齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器10转动时，柔轮30的形状不断改变，使柔轮30的外部齿32与刚轮40的内部齿的啮合状态也不断改变，由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……，周而复始地进行，从而实现柔轮30的缓慢旋转。谐波减速器通常采用钢轮40固定，波发生器10输入，柔轮30输出的方式来实现减速目的。
根据本实用新型的谐波减速器，柔轮30的环状本体31上设有加强筋33，可以提高环状本体31的强度，减少柔轮30变形产生的固有回差，进而提高谐波减速器的精度，延长使用寿命。
如图1-4所示，在本发明的一些实施例中，加强筋33设置在环状本体的内壁上，这样可以防止在柔轮30转动的过程中，加强筋33与钢轮40之间产生挤压、摩擦，导致精度降低。当然，可以理解的是，加强筋33可以设置在环状本体31的外壁上，此时，只要保证加强筋33与钢轮40之间具有一定间隙，避免加强筋33与钢轮40之间产生挤压、摩擦即可。
由于柔轮30的外部齿32与钢轮40的内部齿的噬合是靠波发生器10挤压柔轮30的内壁来实现的，因此，可以理解的是，本实用新型中的加强筋33应当与柔轮30的外部齿错开设置，即当加强筋33设置在环状本体的内壁上时，加强筋33应当设置在柔轮30内壁靠近筒底的位置，以与外部齿错开，也就是说柔轮30内壁受波发生器10挤压的位置处不设置加强筋，以防止加强筋磨损，导致谐波减速器精度降低，甚至失效。
在本实用新型的一些实施例中，如图1-4所示，加强筋33沿环状本体31的周向方向延伸。即加强筋33在环状本体31的周向上具有一定长度，这样可以加强环状本体31在周向上的强度，进一步以减小柔轮30变形产生的圆周方向的位移，进而进一步减小固有回差，提高精度和寿命。可以理解的是，本实用新型中的加强筋33可以为图4所示的长条状，其在环状本体31的内壁上沿其周向倾斜一定角度。
进一步的，在本实用新型的一些实施例中，如图1-3所示，加强筋33为螺旋状。即在柔轮30的内壁上设计有沿周向螺旋的加强筋，以进一步保证柔轮30的筒壁的周向强度，减小柔轮30变形产生的固有回差。优选的，柔轮30的内壁上设有至少两圈螺旋状的加强筋。
本申请的发明人通过实验发现，在其他条件相同的情况下，额定转矩下，若柔轮30没有设置加强筋结构，其CAE（ComputerAidedEngineering）分析结果显示柔轮30的变形量为0.06mm，此变形量在传动中会产生25弧秒的固有回差；而在设置有加强筋结构的柔轮中，其变形量可忽略不计，此时柔轮30的固有回差对谐波减速器回差的影响远远小于其他因素的影响。
在本实用新型的一些实施例中，柔轮30由塑胶材料制成。进一步的，可以采用碳纤维增强的PEEK（聚醚醚酮）为材料制备柔轮30。例如，采用30%碳纤维增强的PEEK材料，此材料的机械性能优异，特别是耐疲劳性优异，非常适合柔轮不断变形的工作状况。同时，其弹性模量较小，更容易产生可控变形，而且硬度及强度性能优异。同时，采用塑胶材料制备柔轮30时，可以采用注塑加工工艺，可大大降低柔轮30的制造成本，并且尺寸稳定性好，良率高，省去插齿、热处理等高成本高难度工段，降低加工工艺复杂程度。
可以理解的是，本实用新型中的柔轮30的外部齿32和钢轮的内部齿可以采用本领域技术人员公知的各种齿形，如渐开线齿形等。在本实用新型的一些实施例中，柔轮30的外部齿32为双圆弧齿，与之啮合的钢轮40的内部齿为共轭的双圆弧齿。外部齿32的齿根部分也是由一段圆弧组成，这样可以缓解齿根应力，提高谐波减速器承载能力和寿命。在本实用新型的一些实施例中，柔轮30设计为短杯结构，可以有效减小谐波减速器的轴向尺寸。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种谐波减速器，其特征在于，包括：
波发生器；
柔性轴承，所述柔性轴承环设在所述波发生器的外围；
柔轮，所述柔轮具有环状本体及形成在环状本体外表面的外部齿，所述环状本体套设在所述柔性轴承的外围，所述环状本体上设有加强筋；以及
钢轮，所述钢轮的内表面设有内部齿，柔轮设于所述钢轮内，使得所述柔轮的长轴方向的外部齿与所述内部齿噬合。
2.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于，所述加强筋设置在所述环状本体的内壁上。
3.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于，所述加强筋沿所述环状本体的周向方向延伸。
4.根据权利要求1-3任一所述的谐波减速器，其特征在于，所述加强筋为螺旋状。
5.根据权利要求4所述的谐波减速器，其特征在于，所述环状本体的内壁上设有至少两圈螺旋状的加强筋。
6.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于，所述柔轮由塑胶材料制成。
7.根据权利要求6所述的谐波减速器，其特征在于，所述塑胶材料为碳纤维增强的PEEK。
8.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于，所述外部齿为双圆弧齿。
9.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于，所述柔轮为短杯结构。
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| CN201520821548.2U CN205226277U (zh) | 2015-10-23 | 2015-10-23 | 一种谐波减速器 |
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|---|---|---|---|---|
| WO2018000995A1 (zh) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | 比亚迪股份有限公司 | 用于谐波减速器的柔轮及其制造方法 |
| CN113685528A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-11-23 | 众合天成智能装备（廊坊）有限公司 | 一种自动调心的双内啮复波谐波传动减速器 |
| CN116538268A (zh) * | 2023-06-29 | 2023-08-04 | 赣南科技学院 | 一种新型的谐波减速器柔轮结构及其加工工艺 |
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2015
- 2015-10-23 CN CN201520821548.2U patent/CN205226277U/zh active Active
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