杯式柔轮和谐波减速器制造技术

本申请涉及一种杯式柔轮和谐波减速器，所述柔轮的筒体和底板通过第一圆弧段连接，齿圈设于筒体的远离底板的一端，齿圈包括多个第一轮齿，齿圈与筒体在衔接点处连接，筒体外轮廓线的极点与衔接点之间的连线垂直于衔接点处的切线，筒体外轮廓线的极径ρ(θ)满足ρ(θ)＝U1+U2θ+U3θ2，(0≤θ≤π/2)，U1为筒体外轮廓线的极点与衔接点之间的距离，U2与w0正相关且与m负相关，m为第一轮齿的模数，w0为齿圈的理论设计截面最大径向变形量，U3与L1正相关，L1为自齿圈的远离底板的一端至底板的最大壁厚处远离所述齿圈的一侧之间的长度。根据本发明专利技术的柔轮，筒体在波发生器的作用下使第一轮齿平移，而不产生锥度变形。而不产生锥度变形。而不产生锥度变形。

【技术实现步骤摘要】
杯式柔轮和谐波减速器


[0001]本申请涉及机器人领域，尤其涉及一种杯式柔轮和谐波减速器。

技术介绍

[0002]谐波减速器具有传动精度高、体积小等特点，目前广泛应用于仿生机器人和工业机器人的关节模组。谐波减速器通常由柔轮、刚轮和波发生器组成，其中柔轮为弹性构件在波发生器的作用下产生周期性弹性变形，该变形使柔第一轮齿和刚第一轮齿进行啮合，从而实现运动和力的传递。
[0003]杯型柔轮由于结构特征原因，在波发生器的作用下柔轮沿轴向的母线产生锥度变形，导致沿柔第一轮齿宽的前截面产生干涉、后截面不参与啮合，沿齿宽的啮合宽度变短，齿面的啮合压力变大加剧柔轮和刚轮的磨损，从而影响谐波减速器的传动精度和使用寿命。
[0004]专利CN112762157A提出了一种筒壁厚度渐变式杯型柔轮，该结构并不能解决柔轮沿轴向的母线产生锥度变形问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种杯式柔轮，能够防止柔轮的齿圈沿轴向的母线产生锥度变形，使得柔轮的第一轮齿在齿宽方向的全齿宽能够参与啮合，提高了柔轮的精度保持性。
[0006]本专利技术还提出了一种谐波减速器，包括上述的柔轮，能够提高谐波减速器的整机寿命。
[0007]根据本专利技术的杯式柔轮，包括齿圈、筒体、底板以及第一圆弧段，筒体和底板通过第一圆弧段连接，齿圈设于筒体的远离底板的一端，齿圈包括多个第一轮齿，底板远离齿圈的一侧设有外凸的输出部，齿圈与筒体在衔接点处连接，筒体外轮廓线的极点与衔接点之间的连线垂直于衔接点处的切线，且位于筒体外，筒体外轮廓线的极径ρ(θ)满足公式：ρ(θ)＝U1+U2θ+U3θ2，(0≤θ≤π/2)，其中，θ为极角，U1为筒体外轮廓线的极点到衔接点处的距离，U2与w0正相关且与m负相关，m为第一轮齿的模数，w0为齿圈的理论设计截面最大径向变形量，U3与L1正相关，L1为自齿圈端面至底板的最大壁厚处远离所述齿圈的一侧之间的长度。
[0008]根据本专利技术的杯式柔轮，筒体外轮廓使得筒体在波发生器的作用下使得齿圈发生平移，而不产生锥度变形，使得第一轮齿的轴向有效啮合线长度增加，在传递相同扭矩的工况下使第一轮齿所受啮合力引起的压力减小，从而减缓第一轮齿在传动过程中的磨损，延长传动精度的保持时间。
[0009]根据本专利技术的杯式柔轮，齿圈还包括第二圆弧段，第二圆弧段分别连接第一轮齿和筒体，第二圆弧段和筒体在衔接点处连接，衔接点在筒体径向方向的半径为r1，U1满足100/56＜U1/r1＜100/9。
[0010]可选地，U2满足w0/35m＜U2＜w0/10m。
[0011]可选地，U3满足L1/100＜U3＜L1/10。
[0012]可选地，L1满足4.0＜L1/r1＜5.6，和/或齿圈沿轴向方向的宽度为b，b满足1.8＜b/r1＜2.4。
[0013]可选地，第一圆弧段包括与筒体连接的第一端和与底板连接的第二端，第一端处的外壁与筒体的外壁相切，第二端处的外壁与底板的外壁相切，第一圆弧段的外壁轮廓对应的半径为r2，r2满足0.1＜r2/r1＜0.8，和/或输出部外壁轮廓对应的半径为r4，r4满足0.1＜r4/r1＜1.3。
[0014]可选地，ρ(π/2)＞L1‑
b。
[0015]根据本专利技术的杯式柔轮，筒体和第一圆弧段均为等壁厚结构，筒体的壁厚为t1，第一圆弧段的壁厚为t2，底板为变壁厚结构，底板的壁厚最薄处的壁厚为t3，底板与输出部的沿径向方向的衔接处的壁厚为t4，其中，t1、t2、t3以及t4满足：t4>t1＝t2>t3。
[0016]可选地，定义一条第一直线，第一直线与齿圈的远离底板的一端之间的距离为L1，第一直线与筒体外轮廓的延长线相交于第一点，底板的外轮廓与输出部的衔接处的点为第二点，第一点和第二点之间的连线的中垂线与底板相交的点为第三点，第三点处的壁厚为t3。
[0017]根据本专利技术的谐波减速器，包括：环状的刚性的内齿轮；如上述的杯式柔轮，柔轮与内齿轮局部啮合；以及波动发生器，波动发生器卡设于柔轮中。
[0018]根据本专利技术的谐波减速器，柔轮的筒体外轮廓使得筒体在波发生器的作用下使得齿圈发生平移，而不产生锥度变形，使得第一轮齿的轴向有效啮合线长度增加，在传递相同扭矩的工况下使第一轮齿所受啮合力引起的压力减小，从而减缓第一轮齿在传动过程中的磨损，延长传动精度的保持时间，从而延长谐波减速器的整机寿命。
附图说明
[0019]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为根据本专利技术实施例的谐波减速器的整体结构图；
[0022]图2为图1中I
‑
I方向的剖面图；
[0023]图3为图1中J
‑
J方向的剖面图；
[0024]图4为根据本专利技术实施例的柔轮的剖视图。
[0025]附图标记：
[0026]柔轮1，齿圈101，齿圈端面1011，第二圆弧段1012，筒体102，筒体外轮廓线1021，第一圆弧段103，第一圆弧段外轮廓1031，底板104，底板外壁1041，底板内壁1042，输出部105，输出部外壁轮廓1051，轴心线106，波发生器2，凸轮201，柔性轴承202，内齿轮3，第二轮齿301，第一直线107。
具体实施方式
[0027]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0028]如图1所示，本专利技术的杯式柔轮1可以应用于谐波减速器100中，在一些实施例中，谐波减速器100包括：环状的刚性的内齿轮3；如上述的杯式柔轮1，柔轮1与内齿轮3局部啮合；以及波动发生器2，波动发生器2卡设于柔轮1中。
[0029]如图1所示，通常，波动发生器2包括凸轮201和柔性轴承202，内齿轮3的内侧面设有第二轮齿301，轴承202套装在凸轮201的外侧，内齿轮3套装在柔轮1的外侧且第二轮齿301与第一轮齿啮合。通常情况下，内齿轮3固定，波动发生器2旋转时迫使柔轮1不断产生变形，第一轮齿在柔轮1变形过程中逐渐与第二轮齿301发生啮合，然后逐渐退出，直至完全脱开，第一轮齿在柔轮1变形过程中重复进行啮入、啮合、啮出以及脱开的循环相互错齿运动，这种错齿运动将波动发生器2的输入转化为柔轮1的输出，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杯式柔轮，其特征在于，包括齿圈、筒体、底板以及第一圆弧段，所述筒体和底板通过所述第一圆弧段连接，所述齿圈设于所述筒体的远离所述底板的一端，所述齿圈包括多个第一轮齿，所述底板远离所述齿圈的一侧设有外凸的输出部，所述齿圈与所述筒体在衔接点处连接，所述筒体外轮廓线的极点与所述衔接点之间的连线垂直于所述衔接点处的切线，且位于所述筒体外，所述筒体外轮廓线的极径ρ(θ)满足公式：ρ(θ)＝U1+U2θ+U3θ2，(0≤θ≤π/2)，其中，θ为极角，U1为所述筒体外轮廓线的极点到所述衔接点处的距离，U2与w0正相关且与m负相关，m为所述第一轮齿的模数，w0为所述齿圈的理论设计截面最大径向变形量，U3与L1正相关，L1为自所述齿圈端面至所述底板的最大壁厚处远离所述齿圈的一侧之间的长度。2.根据权利要求1所述的杯式柔轮，其特征在于，所述齿圈还包括第二圆弧段，所述第二圆弧段分别连接所述第一轮齿和所述筒体，所述第二圆弧段和所述筒体在所述衔接点处连接，所述衔接点在所述筒体径向方向的半径为r1，U1满足100/56＜U1/r1＜100/9。3.根据权利要求2所述的杯式柔轮，其特征在于，U2满足w0/35m＜U2＜w0/10m。4.根据权利要求3所述的杯式柔轮，其特征在于，U3满足L1/100＜U3＜L1/10。5.根据权利要求2所述的杯式柔轮，其特征在于，L1满足4.0＜L1/r1＜5.6，和/或所述齿圈沿轴向方向的宽度为b，b满足1.8＜b/r1＜2.4。6.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟成堡，石立腾，谷甲甲，程中甫，刘云飞，蔡达成，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：