用于谐波减速器的刚轮、谐波减速器以及机器人制造技术

本公开提供一种用于谐波减速器的刚轮、谐波减速器以及机器人。所述谐波减速器包括波发生器(11)、刚轮(12)和柔轮(13)，波发生器设置在柔轮(13)的内周面上，刚轮包括同轴设置的法兰(122)、刚性筒体圆环(123)和柔性筒体圆环(124)，柔性筒体圆环(124)的内周面上设置有第一轮齿(121)，柔轮(13)的外周面上设置有第二轮齿(131)，第一轮齿与第二轮齿啮合。在本公开的谐波减速器中，刚轮除了在布置有轮齿的部分为柔性易变形结构之外，其余部分为刚性结构，与筒体整体为柔性的“刚轮”相比，本公开所采用的刚轮的筒体扭转变形量较小，本公开的谐波减速器的回差只来源于柔轮的筒体扭转变形产生的回差，因此具有较高的传动精度。

The rigid wheel, harmonic reducer and robot for the harmonic reducer

The present disclosure provides a rigid wheel, a harmonic reducer and a robot for a harmonic reducer. The harmonic reducer comprises a wave generator (11), first round (12) and a flexible wheel (13), the wave generator is arranged in the flexible wheel (13) on the inner peripheral surface of rigid wheel comprises a flange (122) arranged coaxially, rigid cylinder ring (123) and the flexible tube ring (124), the flexible tube ring (124) on the inner peripheral surface is provided with a first gear (121), flexible wheel (13) is arranged on the outer peripheral surface of the second teeth (131), the first and second gear meshing. In the disclosed harmonic reducer, in addition to a rigid wheel gear in a portion of the flexible deformation structure, the other part is a rigid structure, and the whole cylinder is a flexible \rigid wheel\ compared to the public by the rigid wheel cylinder torsion deformation is smaller, the disclosed harmonic drive the return difference cylinder only from flexspline torsional deformation hysteresis, so it has high transmission accuracy.

【技术实现步骤摘要】
用于谐波减速器的刚轮、谐波减速器以及机器人
本公开涉及一种谐波减速器，具体地，涉及一种用于谐波减速器的刚轮、谐波减速器以及机器人。
技术介绍
谐波齿轮传动是20世纪50年代后期随着航天技术发展出现的一种新型传动，属于少齿差行星齿轮传动。谐波减速器主要由三个基本构件组成：带有内齿圈的刚轮、带有外齿圈的柔轮以及波发生器。作为减速器使用，通常采用波发生器主动(输入)、刚轮固定、柔轮输出的形式，波发生器是一个杆状部件，其两端装有滚动轴承构成滚轮，与柔轮的内壁通过柔性轴承相互压紧。柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮。波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的构件，当波发生器装入柔轮后，通过柔性轴承迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成异形曲面，其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合，而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开。周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器连续转动时，柔轮的变形不断改变，使柔轮与刚轮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，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器相反方向的缓慢旋转。谐波齿轮传动与一般齿轮传动相比，具有承载能力高、传动比大、体积小、重量轻、精度高、噪音小等优点，并且结构简单、零件数量少、安装简单，可向密闭空间传递运动和动力，因此被广泛用于电子、航空航天、机器人等行业。虽然谐波减速器具有上述诸多优点，但传统的谐波减速器仍然存在以下缺陷：一、传统谐波减速器的刚轮通常整体较厚，刚性好，不易变形，这就使得只有波发生器长轴处的轮齿处于啮合状态，导致传动精度较低；二、传统谐波减速器的齿轮轮齿采用金属材料制成，为了满足装配和润滑的需求，刚轮轮齿与柔轮轮齿之间留有一定的侧隙，且随着齿轮磨损的加剧，该侧隙逐步增大，造成谐波减速器回差增大，影响谐波齿轮的传动精度和传动平稳性，甚至导致谐波减速器失效。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种传动精度更高的谐波减速器。为了实现上述目的，本公开提供一种谐波减速器，包括波发生器、刚轮和柔轮，所述波发生器设置在所述柔轮的内周面上，所述刚轮包括同轴设置的法兰、刚性筒体圆环和柔性筒体圆环，所述刚性筒体圆环沿轴向位于所述法兰和柔性筒体圆环之间，所述柔性筒体圆环的内周面上设置有第一轮齿，所述柔轮的外周面上设置有第二轮齿，所述第一轮齿与第二轮齿啮合。可选地，所述刚性筒体圆环的外径大于所述柔性筒体圆环的外径。可选地，所述刚性筒体圆环的外径大于所述柔性筒体圆环变形后的最大外径。可选地，所述刚性筒体圆环和柔性筒体圆环由不同材料制成。可选地，所述第一轮齿的周节小于所述第二轮齿的周节。可选地，所述第一轮齿和第二轮齿中的至少一者由工程塑料制成。可选地，所述工程塑料为POM、PTFE、PEEK或PA。可选地，所述第一轮齿和第二轮齿均为梯形齿。所述梯形齿的齿顶高ha＝(0.75～0.85)*m，齿根高hf＝(0.9～1.1)*m，齿形角Φ在20°～30°之间，其中m为所述梯形齿的模数。可选地，所述第一轮齿具有第一齿顶圆角和第一齿根圆角，所述第二轮齿具有第二齿顶圆角和第二齿根圆角。在本公开的谐波减速器中，刚轮除了在布置有轮齿的部分为柔性易变形结构之外，其余部分为刚性结构，与筒体整体为柔性的“刚轮”(以下简称“柔性刚轮”)相比，本公开所采用的刚轮的筒体扭转变形量较小，不会像“柔性刚轮”那样在扭转时产生回差，本公开的谐波减速器的回差只来源于柔轮的筒体扭转变形产生的回差，因此具有较高的传动精度。本公开还提供一种用于谐波减速器的刚轮，该刚轮为如上所述的谐波减速器中的刚轮。本公开还提供一种机器人，该机器人包括如上所述的谐波减速器。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本公开的谐波减速器的剖视图；图2是本公开所使用的梯形齿的截面图；图3和图4分别是在本公开实施例的柔性筒体圆环变形前和变形后，轮齿的啮合示意图；图5是图3中A部分的放大图；图6是图4中B部分的放大图。附图标记说明11波发生器111凸轮112柔性轴承12刚轮121第一轮齿122法兰123刚性筒体圆环124柔性筒体圆环13柔轮131第二轮齿1211、1311齿顶圆角1212、1312齿根圆角具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。如图1所示，根据本公开的一个方面，提供一种谐波减速器，包括波发生器11、刚轮12和柔轮13。其中，波发生器11包括椭圆形的凸轮111和柔性轴承112，柔性轴承112沿凸轮111的轮廓线设置。刚轮12包括同轴布置的三个部分：法兰122、刚性筒体圆环123和柔性筒体圆环124。刚性筒体圆环123沿刚轮12的轴向位于法兰122和柔性筒体圆环124之间。刚性筒体圆环123设置在法兰122的端面上，用于谐波减速器的安装定位。柔性筒体圆环124设置在刚性筒体圆环123的端面上，柔性筒体圆环124的内周面上设置有第一轮齿121。柔轮13的外周面上的第二轮齿131，第一轮齿121与第二轮齿131相互啮合。柔性轴承112设置在柔轮13的内周面上。在本公开的谐波减速器中，第一轮齿121的周节比第二轮齿131的周节略小，故在本公开所使用的刚轮12的柔性筒体圆环124处于装配状态时，由于附在其上的第一轮齿121受到柔轮13的第二轮齿131在波发生器11长轴方向上的挤压，使得柔性筒体圆环124随柔轮13一起在波发生器11的长轴方向上向外伸长，而在波发生器11的短轴方向上向内缩短，从而形成一个近似椭圆环的形状(如图4所示)。这就使得不仅椭圆长轴处的轮齿会发生啮合，椭圆短轴与长轴之间的部分轮齿也会发生啮合，使得发生啮合的轮齿数量更多，可承受载荷的齿数也更多，啮合更加充分，传动精度更高。另外，在本公开的谐波减速器中，刚轮12除了在布置有轮齿的部分为柔性易变形结构之外，其余部分(即，法兰122和刚性筒体圆环123)为刚性结构，与筒体整体为柔性的“刚轮”(以下简称“柔性刚轮”)相比，本公开所采用的刚轮12的筒体扭转变形量较小，不会像“柔性刚轮”那样在扭转时产生回差，本公开的谐波减速器的回差只来源于柔轮13的筒体扭转变形产生的回差，因此具有较高的传动精度。在本公开所采用的刚轮12中，刚性筒体圆环123用于在安装谐波减速器时起定位作用。具体地，例如在将谐波减速器安装到机器人本体上时，刚性筒体圆环123的外周面与机器人本体上的安装孔的孔壁相配合，以实现谐波减速器的径向定位。因此，在本公开中，刚性筒体圆环123的外径大于柔性筒体圆环124的外径。为了避免对柔性筒体圆环124的变形造成干涉，优选地，刚性筒体圆环123的外径大于柔性筒体圆环124变形后的最大尺寸，也就是说，刚性筒体圆环123的外径大于柔性筒体圆环124变形形成的近似椭圆环的长轴处的外径尺寸。在本公开的谐波减速器中，刚性筒体圆环123和柔性筒体圆环124可以由相同的材料一体形成，也可以由两种不同的材料分别制成，只要保证二者的刚度不同即可。在刚性筒体圆环123和柔性筒体圆环124由同种材料制成的情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种谐波减速器，包括波发生器(11)、刚轮(12)和柔轮(13)，所述波发生器(11)设置在所述柔轮(13)的内周面上，其特征在于，所述刚轮(12)包括同轴设置的法兰(122)、刚性筒体圆环(123)和柔性筒体圆环(124)，所述刚性筒体圆环(123)沿轴向位于所述法兰(122)和柔性筒体圆环(124)之间，所述柔性筒体圆环(124)的内周面上设置有第一轮齿(121)，所述柔轮(13)的外周面上设置有第二轮齿(131)，所述第一轮齿(121)与第二轮齿(131)啮合。

【技术特征摘要】
1.一种谐波减速器，包括波发生器(11)、刚轮(12)和柔轮(13)，所述波发生器(11)设置在所述柔轮(13)的内周面上，其特征在于，所述刚轮(12)包括同轴设置的法兰(122)、刚性筒体圆环(123)和柔性筒体圆环(124)，所述刚性筒体圆环(123)沿轴向位于所述法兰(122)和柔性筒体圆环(124)之间，所述柔性筒体圆环(124)的内周面上设置有第一轮齿(121)，所述柔轮(13)的外周面上设置有第二轮齿(131)，所述第一轮齿(121)与第二轮齿(131)啮合。2.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于，所述刚性筒体圆环(123)的外径大于所述柔性筒体圆环(124)的外径。3.根据权利要求2所述的谐波减速器，其特征在于，所述刚性筒体圆环(123)的外径大于所述柔性筒体圆环(124)变形后的最大外径。4.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于，所述刚性筒体圆环(123)和柔性筒体圆环(124)由不同材料制成。5.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于，所述第一轮齿(121)的周节小于所述第二轮齿(...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤海舰，周虎，蒋琼艳，谢卫，陈慧玲，欧阳德运，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44