波发生器及具有该波发生器的谐波减速机制造技术

本发明专利技术涉及一种波发生器以及一种具有该波发生器的谐波减速机，属于谐波减速机技术领域。本发明专利技术中的波发生器包括波发生器凸轮，波发生器凸轮的椭圆截面的形状表达式为

Wave Generator and Harmonic Reducer with Wave Generator

The invention relates to a wave generator and a harmonic reducer with the wave generator, belonging to the technical field of harmonic reducer. The wave generator in the present invention includes a wave generator cam, and the shape expression of the elliptical section of the wave generator cam is as follows:

【技术实现步骤摘要】
波发生器及具有该波发生器的谐波减速机
本专利技术涉及一种波发生器以及一种具有该波发生器的谐波减速机，属于谐波减速机

技术介绍
谐波减速机是工业机器人的心脏，谐波减速机的好坏直接决定了整个机器人的好坏。它具有高精度、小体积、大减速比等特点。谐波减速机的核心零部件主要由柔轮、刚轮、波发生器构成。为使谐波传动过程中齿面应力减小,减速机精度、寿命等得到提高，只有增大柔轮与刚轮同时啮合的齿数。目前大多数谐波生产商宣称同时啮合的齿数为20％左右，传动过程中同时啮合的齿数与谐波的齿形及波发生器凸轮的椭圆截面形状结构密切相关。各大生产商都在不断的对波发生器和齿形进行优化改善以寻求谐波减速机的磨损量及长寿命。谐波减速机的波发生器主要由波发生器凸轮及柔性轴承组成，其中波发生器凸轮的形状对减速机的性能会产生直接影响。目前针对谐波减速机波发生器凸轮形状的设计中，大多数采用的是椭圆曲线波发生器凸轮，其优点是设计与制作比较简单，缺点是减速机的柔轮齿底所受应力较大，影响柔轮轮齿的寿命，该种凸轮形状柔轮与钢轮啮合时同时啮合的齿数较少。其他的波发生器凸轮结构还有混合圆弧曲线、双圆弧曲线、渐开线曲线、摆线曲线等。采用混合曲线的波发生器凸轮其目的是使得柔轮与刚轮啮合时受力分布较好，采用四个轮廓的波发生器凸轮给出了表达式，参数等，但不能对波发生器凸轮做出有限评价。综上所述，目前国内对谐波减速机的波发生器凸轮形状虽然已经有一些研究，但存在以下几点不足之处：一：给出的波发生器凸轮形状曲线表达式不够详尽，不能用于指导生产。二：当整个波发生器与柔轮配合安装于刚轮时，出现同时啮合齿数较少，导致单齿受力很大，造成磨损加快整个减速机寿命降低。三：在波发生器凸轮长轴及周长相同的前提下，目前的波发生器结构在长轴区域的接触面积更少，这就直接导致同时啮合的齿数减少，同时短轴更长，可能会造成传动时内齿与外齿脱不开的问题出现。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种波发生器，可增大柔轮与刚轮同时啮合的齿数。为解决上述技术问题本专利技术所采用的技术方案是：波发生器，包括波发生器凸轮，波发生器凸轮的椭圆截面的形状表达式为式中r为波发生器凸轮椭圆截面的向径；r1为波发生器凸轮椭圆截面的基准圆直径；L＝波发生器凸轮椭圆截面的长轴长度-波发生器凸轮椭圆截面的短轴长度；θ为波发生器曲线生成的角度，0°≤θ≤360°。相应地，本专利技术同时一种具有上述波发生器的谐波减速机，谐波减速机的具体结构如下：包括柔轮和圆环形的刚轮，刚轮的内表面设置有内齿，柔轮外表面设置有与刚轮的内齿相适配的外齿，柔轮内圈设置有波发生器，波发生器包括波发生器凸轮与柔性轴承，柔性轴承的外圈套装在柔轮内孔上，波发生器凸轮的椭圆截面的形状表达式为式中r为波发生器凸轮椭圆截面的向径；r1为波发生器凸轮椭圆截面的基准圆直径；L＝波发生器凸轮椭圆截面的长轴长度-波发生器凸轮椭圆截面的短轴长度；θ为波发生器曲线生成的角度，0°≤θ≤360°。本专利技术中的谐波减速机还可做如下进一步的改进：本专利技术还包括套设于波发生器一端的大端盖、套设于波发生器另一端的小端盖，柔轮外侧套设有十字交叉轴承，柔轮和十字交叉轴承通过设置在大端盖上的止口安装于大端盖中，大端盖上的止口与柔轮之间的配合面、柔轮与十字交叉轴承之间的配合面均设置有O形密封圈，大端盖、O形密封圈、柔轮、十字交叉轴承通过第二螺钉安装固定在一起，大端盖的内孔与波发生器之间的配合面设置有唇形密封圈；刚轮通过止口安装在十字交叉轴承上，小端盖通过设置在小端盖内的止口安装在钢轮的外沿，小端盖通过第一螺钉与钢轮、十字交叉轴承安装固定在一起，小端盖的内孔与波发生器之间的配合面设置有唇形密封圈。进一步的是：小端盖的内孔与波发生器之间设置有深沟球轴承，该深沟球轴承内圈与波发生器形成过盈配合、外圈与小端盖的内孔形成过盈配合；大端盖的内孔与波发生器之间设置有深沟球轴承，该深沟球轴承内圈与波发生器形成过盈配合、外圈与大端盖的内孔形成过盈配合；大端盖、小端盖、波发生器的对应位置设置有用于安装深沟球轴承的定位止口；波发生器两端的深沟球轴承均位于唇形密封圈的内侧。进一步的是：对于大端盖与波发生器之间的深沟球轴承，深沟球轴承外侧与大端盖的定位止口之间设置有波形弹簧垫圈。进一步的是：波发生器凸轮两端具有安装唇形密封圈的唇形密封位，波发生器凸轮两端的唇形密封位的加工方式采用径向进给、不允许轴向进给。进一步的是：柔轮的外齿与刚轮的内齿的齿差数为2。本专利技术的有益效果是：不仅给出了波发生器凸轮形状曲线的具体表达式，而且该波发生器使得柔轮和刚轮能够更好地啮合，在保证周长一致的前提下有效的增加了长轴区域的弧长，保证啮合时更多的柔轮外齿处于长轴区域，使同时啮合的齿数大于30％，改善了柔性轴承和齿轮啮合齿面的受力分布，降低了柔轮齿底受力，减少了单齿的接触应力，使整个波发生器在传动过程中的刚性更好，磨损减少以获得较长寿命。柔性轴承内圈安装固定在波发生器凸轮上，柔性轴承外圈与柔轮内孔配合，此时柔轮外齿的截面形状与波发生器凸轮的截面形状波发生器椭圆一致，钢轮内齿与柔轮外齿进行配合，柔轮外齿与刚轮内齿配合后形成了长轴啮合区与短轴空开区。本专利技术波发生器凸轮的短轴更短，更有利于柔轮的脱出而不造成干涉。本专利技术同时对谐波减速机的装配结构做了改进，整个谐波减速机的的精度、刚度提高、背隙减小，整个谐波减速机在轴向方向的尺寸能够得到有效控制，保证了整个减速机的安装精度，同时能够有效避免油脂泄漏。综上所述，本专利技术能有效解决现有谐波减速机同时啮合齿数少、齿面应力大、磨损快、精度下降快、油脂泄漏等问题，能使谐波减速机的性能到达一个新的台阶。附图说明图1为本专利技术的谐波减速机的整体装配结构示意图。图2为本专利技术的波发生器安装于柔轮内，柔轮与刚轮拟合示意图。图3为本专利技术的波发生器的主视图。图4本专利技术实施例中的波发生器凸轮标准椭圆截面与本专利技术波发生器凸轮椭圆截面相关尺寸对比图(长短轴、弧长、45度半径等)。图5本专利技术的波发生器凸轮椭圆曲线示意图。图中零部件标记：1-大端盖、2-O形密封圈、3-柔轮、4-十字交叉轴承、5-刚轮、6-波发生器、7-深沟球轴承8-唇形密封圈、9-波形弹簧垫圈、10-小端盖、11-第一螺钉、12-第二螺钉、13-波发生器凸轮、14-柔性轴承、15-唇形密封位、16-外齿、17-内齿、18-波发生器凸轮标准椭圆、19-本专利技术波发生器凸轮椭圆。具体实施方式为便于理解和实施本专利技术，选本专利技术的实施例结合附图作进一步说明。如图3和图5所示，本专利技术包括波发生器凸轮13，波发生器凸轮13的椭圆截面的形状表达式为式中r为波发生器凸轮13椭圆截面的向径；r1为波发生器凸轮13椭圆截面的基准圆直径；L＝波发生器凸轮13椭圆截面的长轴长度-波发生器凸轮13椭圆截面的短轴长度；θ为波发生器6曲线生成的角度，0°≤θ≤360°。相应地，本专利技术同时一种具有上述波发生器的谐波减速机，如图1、图3和图5所示，谐波减速机的具体结构如下：包括柔轮3和圆环形的刚轮5，刚轮5的内表面设置有内齿17，柔轮3外表面设置有与刚轮5的内齿17相适配的外齿16，柔轮3内圈设置有波发生器6，波发生器6包括波发生器凸轮13与柔性轴承14，柔性轴承14的外圈套装在柔轮3内孔上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.波发生器(6)，包括波发生器凸轮(13)，其特征在于：波发生器凸轮(13)的椭圆截面的形状表达式为

【技术特征摘要】
1.波发生器(6)，包括波发生器凸轮(13)，其特征在于：波发生器凸轮(13)的椭圆截面的形状表达式为式中r为波发生器凸轮(13)椭圆截面的向径；r1为波发生器凸轮(13)椭圆截面的基准圆直径；L＝波发生器凸轮(13)椭圆截面的长轴长度-波发生器凸轮(13)椭圆截面的短轴长度；θ为波发生器(6)曲线生成的角度，0°≤θ≤360°。2.谐波减速机，包括柔轮(3)和圆环形的刚轮(5)，刚轮(5)的内表面设置有内齿(17)，柔轮(3)外表面设置有与刚轮(5)的内齿(17)相适配的外齿(16)，柔轮(3)内圈设置有波发生器(6)，波发生器(6)包括波发生器凸轮(13)与柔性轴承(14)，柔性轴承(14)的外圈套装在柔轮(3)内孔上，其特征在于：波发生器凸轮(13)的椭圆截面的形状表达式为式中r为波发生器凸轮(13)椭圆截面的向径；r1为波发生器凸轮(13)椭圆截面的基准圆直径；L＝波发生器凸轮(13)椭圆截面的长轴长度-波发生器凸轮(13)椭圆截面的短轴长度；θ为波发生器(6)曲线生成的角度，0°≤θ≤360°。3.如权利要求2所述的谐波减速机，其特征在于：还包括套设于波发生器(6)一端的大端盖(1)、套设于波发生器(6)另一端的小端盖(10)，柔轮(3)外侧套设有十字交叉轴承(4)，柔轮(3)和十字交叉轴承(4)通过设置在大端盖(1)上的止口安装于大端盖(1)中，大端盖(1)上的止口与柔轮(3)之间的配合面、柔轮(3)与十字交叉轴承(4)之间的配合面均设置有O形密封圈(2)，大端盖(1)、O形密封圈(2)、柔轮(3)、十字交叉轴承(4)通过第二螺钉(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖云强，肖平，钱万勇，黄廷亮，
申请(专利权)人：成都瑞迪机械科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51