柔轮和谐波减速器制造技术

本发明专利技术提供了一种柔轮和谐波减速器。该柔轮包括齿圈(301)、筒体(302)和筒底(304)，齿圈(301)设置在筒体(302)的外周壁上，筒底(304)连接在筒体(302)的底部，柔轮满足：其中T为柔轮的承载能力参数，δ为齿圈壁厚，H为柔轮材料硬度，d

【技术实现步骤摘要】
柔轮和谐波减速器


[0001]本专利技术涉及减速器
，具体而言，涉及一种柔轮和谐波减速器。

技术介绍

[0002]谐波减速器属于精密传动装置，广泛应用于工业机器人的关节模组，该装置是由波动变形原理发展而来的。谐波减速器通常由三大构件组成，即柔轮、刚轮和波发生器；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，该变形使柔轮齿和刚轮齿进行啮合，从而实现运动和扭矩的传递。在谐波传动中，利用刚轮齿与柔轮齿啮合，实现降低转速、增大扭矩的功能。
[0003]柔轮为谐波减速器三大核心零部件之一，其结构将直接影响传动的承载能力、寿命、传动的啮合性能和工艺性。设计时，必须最大限度减小或消除径向变形所引起的齿的轴向偏斜，以保证齿的良好接触和减小筒壁的应力。
[0004]柔轮的壁厚和硬度大小影响柔轮在运转状态下由轴向偏斜所产生的力和集中应力，以及柔轮齿和刚轮齿啮合产生的应力变形，影响柔轮的抗拉强度，从而影响谐波减速器传动性能及使用寿命。
[0005]关于柔轮的结构设计，相关技术中提出一种筒壁厚度渐变式杯型柔轮及谐波齿轮传动装置，采用渐变式柔轮壁厚，该结构并不能改变应力变形和集中应力分布情况，因此不能从根本上提高柔轮承载能力及传动性能。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种柔轮，能够增强柔轮抗拉强度，提高柔轮承载能力和传动性能。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的一方面，提供了一种柔轮，包括齿圈、筒体和筒底，齿圈设置在筒体的外周壁上，筒底连接在筒体的底部，柔轮满足：
[0008][0009]其中T为柔轮的承载能力参数，δ为齿圈壁厚，H为柔轮材料硬度，d
m
为柔轮中性圆直径，w0为柔轮径向变形量，K
R
为柔轮强度系数，k
H
为材料硬度系数，s为柔轮齿圈处的筒体厚度。
[0010]进一步地，K
R
满足：1.24≤K
R
≤1.37。
[0011]进一步地，k
H
满足：0.28≤k
H
≤0.87。
[0012]进一步地，其中σ为柔轮的抗拉强度。
[0013]进一步地，筒体包括筒壁和底部拐角，筒底包括凸缘和隔膜，隔膜位于凸缘的内周侧，并与凸缘的内壁连接，底部拐角连接在筒壁和隔膜之间。
[0014]进一步地，筒体为光滑筒体。
[0015]进一步地，齿圈设置在筒体的外缘端。
[0016]进一步地，齿圈靠近筒底的一侧设置有过渡连接段，过渡连接段沿着远离齿圈的方向厚度递减，齿圈的端部通过过渡连接段与筒体的外壁连接。
[0017]根据本专利技术的另一方面，提供了一种谐波减速器，包括柔轮和刚轮，柔轮和刚轮啮合传动，该柔轮为上述的柔轮。
[0018]进一步地，谐波减速器还包括轴承和波发生器，刚轮与轴承的第一端配合，柔轮与轴承的第二端配合，波发生器套设在柔轮的内孔。
[0019]应用本专利技术的技术方案，柔轮包括齿圈、筒体和筒底，齿圈设置在筒体的外周壁上，筒底连接在筒体的底部，柔轮满足：
[0020][0021]其中T为柔轮的承载能力参数，δ为齿圈壁厚，H为柔轮材料硬度，d
m
为柔轮中性圆直径，w0为柔轮径向变形量，K
R
为柔轮强度系数，k
H
为材料硬度系数，s为柔轮齿圈处的筒体厚度。柔轮通过上述公式可以将设计壁厚与材料硬度关联起来，在进行柔轮的抗拉强度设计时，可以综合考虑设计壁厚和材料硬度，使得柔轮的壁厚与材料硬度综合性能较优，从而能够增强柔轮的抗拉强度，提高柔轮的承载能力以及传动性能。
附图说明
[0022]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0023]图1示出了本专利技术实施例的柔轮的结构示意图；
[0024]图2示出了本专利技术实施例的柔轮的尺寸结构图；以及
[0025]图3示出了本专利技术实施例的谐波减速器的结构示意图。
[0026]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0027]1、刚轮；2、轴承；3、柔轮；4、波发生器；5、紧固螺钉；301、齿圈；302、筒体；303、过渡连接段；304、筒底；3021、筒壁；3022、底部拐角；3041、凸缘；3042、隔膜。
具体实施方式
[0028]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0029]参见图1至图3所示，根据本专利技术的实施例，柔轮包括齿圈301、筒体302和筒底304，齿圈301设置在筒体302的外周壁上，筒底304连接在筒体302的底部，柔轮满足：
[0030][0031]其中T为柔轮的承载能力参数，δ为齿圈壁厚，H为柔轮材料硬度，d
m
为柔轮中性圆直径，w0为柔轮径向变形量，K
R
为柔轮强度系数，k
H
为材料硬度系数，s为柔轮齿圈处的筒体厚度。
[0032]谐波减速器运行中，由于轴向偏斜及齿轮副啮合产生受力变形使柔轮抗拉强度变小，导致柔轮承载能力和传动性能下降。
[0033]在本实施例中，进行柔轮的设计时，可以通过上述公式可以将柔轮的设计壁厚与柔轮的材料硬度关联起来，如此一来，在进行柔轮的抗拉强度设计时，可以综合考虑设计壁厚和材料硬度，使得柔轮的壁厚与材料硬度综合性能较优，从而能够增强柔轮的抗拉强度，提高柔轮的承载能力以及传动性能。
[0034]通过对壁厚与材料硬度的优化设计，可以优化柔轮结构，提升齿传动效率，确保刚柔轮齿轮啮合过程，齿间啮合更加充分，延长齿轮传动精度保持性，从而提高谐波减速器整机性能。
[0035]此外，还能够增大柔轮抗拉强度，大幅度减小柔轮的受力变形，增强柔轮齿耐冲击性和耐磨性，保证柔轮拥有良好的运动性能，延长使用寿命，最终提高谐波减速器整机使用寿命。
[0036]在一个实施例中，K
R
满足：1.24≤K
R
≤1.37。
[0037]在一个实施例中，k
H
满足：0.28≤k
H
≤0.87。
[0038]在约束条件K
R
、k
H
内，承载能力参数T越大，柔轮抗拉强度越大，柔轮受力变形将大幅度减少。因此该结构类型的柔轮抗拉强度大，受力变形小，运动过程中使刚柔轮齿充分啮合，减少齿间冲击和磨损，从而提高柔轮运动性能及使用寿命，最终实现提高谐波减速器性能和寿命。
[0039]在一个实施例中，其中σ为柔轮的抗拉强度。
[0040]基于圆柱体壳体理论计算分析，柔轮的承载能力取决于抗拉强度的大小，即周向应力大小；柔轮结构尺寸如径向变形量w0和中性圆直径d
m
影响柔轮周本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔轮，其特征在于，包括齿圈(301)、筒体(302)和筒底(304)，所述齿圈(301)设置在所述筒体(302)的外周壁上，所述筒底(304)连接在所述筒体(302)的底部，所述柔轮满足：其中T为柔轮的承载能力参数，δ为齿圈壁厚，H为柔轮材料硬度，d
m
为柔轮中性圆直径，w0为柔轮径向变形量，K
R
为柔轮强度系数，k
H
为材料硬度系数，s为柔轮齿圈处的筒体厚度。2.根据权利要求1所述的柔轮，其特征在于，K
R
满足：1.24≤K
R
≤1.37。3.根据权利要求1所述的柔轮，其特征在于，k
H
满足：0.28≤k
H
≤0.87。4.根据权利要求1所述的柔轮，其特征在于，其中σ为所述柔轮的抗拉强度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的柔轮，其特征在于，所述筒体(302)包括筒壁(3021)和底部拐角(3022)，所述筒底(304)包括凸缘(3041)和隔膜(3042)，所述隔膜(3042)位于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡达成，唐江枫，刘云飞，石立腾，谷甲甲，张皓，
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：