一种谐波减速机短型柔轮及设计方法技术

本发明专利技术涉及谐波减速机设计技术领域，具体涉及一种谐波减速机短型柔轮及设计方法。本发明专利技术。包括柔轮本体、柔轮杯底和外齿，柔轮本体中部开设有用于安装波发生器的第一圆孔，柔轮杯底中部开设有用于连接驱动轴的第二圆孔，柔轮杯底远离柔轮本体的一端设有杯底凸台，其中，柔轮本体的厚度与外齿的外径之比小于二分之一；本发明专利技术能够提高谐波减速机柔轮的扭转刚度和承载能力，改善谐波减速机传动系统性能，延长柔轮的使用寿命，且能够节省柔轮布置空间，节省原材料成本。节省原材料成本。节省原材料成本。

【技术实现步骤摘要】
一种谐波减速机短型柔轮及设计方法


[0001]本专利技术涉及谐波减速机设计
，具体涉及一种谐波减速机短型柔轮及设计方法。

技术介绍

[0002]谐波减速器属于高精密、高减速比的齿轮传动装置，是机器人关节实现运动功能必不可少的核心零部件。当前主流谐波减速器的结构核心部件为柔轮和刚轮，谐波减速器运动过程主要依靠椭圆形的波发生器支撑柔轮产生弹性变形，波发生器转动过程中柔轮与刚轮形成差齿传动，因此变形后柔轮的力学性能尤为关键。
[0003]现有技术的谐波减速机柔轮极易发生裂纹和被破坏，且现有设计方法设计出的柔轮扭转刚度低、承载能力小，且使用寿命短。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种谐波减速机短型柔轮及设计方法，能够提高谐波减速机柔轮的扭转刚度和承载能力，改善谐波减速机传动系统性能，延长柔轮的使用寿命，且能够节省柔轮布置空间，节省原材料成本。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一、一种谐波减速机短型柔轮一种谐波减速机短型柔轮，包括柔轮本体、柔轮杯底和外齿，所述柔轮本体中部开设有用于安装波发生器的第一圆孔，所述柔轮杯底中部开设有用于连接驱动轴的第二圆孔，所述柔轮杯底远离柔轮本体的一端设有杯底凸台，所述柔轮本体的厚度L1与所述外齿的外径D1之比小于二分之一。
[0006]进一步的，所述柔轮杯底远离所述柔轮本体的一端设有杯底凸台，所述柔轮杯底与柔轮本体连接处设有第一圆角。
[0007]进一步的，所述外齿由齿前端、齿顶和齿后端组成，所述齿前端与齿顶之间设有第二圆角。
[0008]进一步的，所述第一圆角的半径R1与第二圆角的半径R2之比大于二分之一。
[0009]进一步的，所述齿顶的宽度L3与所述外齿的外径D1之比小于八分之一。
[0010]进一步的，所述杯底凸台的厚度L2与杯底凸台的外径D2之比小于十分之一。
[0011]进一步的，所述齿后端为圆弧结构，且所述圆弧结构的弧度与所述第一圆角相同。
[0012]进一步的，所述柔轮本体的壁厚与所述柔轮杯底的壁厚相同。
[0013]二、一种谐波减速机短型柔轮的设计方法基于同一专利技术构思，本申请还提供了一种如上所述谐波减速机短型柔轮的设计方法，具体包括如下步骤：S1，根据谐波减速机钢轮内齿尺寸和减速比，确定谐波减速机柔轮外齿尺寸；S2，根据波发生器和驱动轴的安装尺寸分别确定第一圆孔和第二圆孔的内径；
S3，根据第一圆孔内径、柔轮外齿尺寸和柔轮本体壁厚，确定柔轮外齿的外径D1；S4，根据第二圆孔内径和杯底凸台壁厚，确定杯底凸台的外径D2；S5，采用有限元分析软件，模拟谐波减速机空载和负载状态下的真实工况，保持柔轮外齿的外径D1、杯底凸台的外径D2和第一圆角半径R1不变，确定出柔轮本体厚度L1、杯底凸台厚度L2和齿宽度L3的取值范围；S6，根据短型柔轮尺寸优化算法，考虑空间占比和原料成本，确认最优的L1、L2和L3取值。
[0014]进一步的，在步骤S6中，所述短型柔轮尺寸优化算法，具体为：其中，L1为柔轮本体的厚度，L2为杯底凸台的厚度，L3为外齿齿顶的宽度，R1和R2分别为第一圆角和第二圆角的半径。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下主要的优点：1、本专利技术在满足谐波减速机传动功能要求的前提下，优化减小了柔轮本体和杯底凸台的厚度尺寸，能够增加柔轮本体的扭转刚度和承载能力，延长柔轮的使用寿命；2、本专利技术通过有限元分析软件，能够确认柔轮本体、杯底凸台和外齿的尺寸范围，同时，综合考虑空间占比和原料成本，能够得出最优尺寸，节省柔轮布置空间和原材料成本；3、本专利技术设计的谐波减速机短型柔轮，布置更加灵活，力学性能更加优秀，能够改善谐波减速机传动系统整体性能。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例中的谐波减速机短型柔轮示意图；图2为本专利技术实施例中的谐波减速机短型柔轮尺寸标注图；图3为本专利技术实施例中的设计方法流程图。
[0017]图中：1、柔轮本体；2、柔轮杯底；3、外齿；4、第一圆角；5、杯底凸台；6、第一圆孔；7、第二圆孔；8、齿前端；9、齿顶；10、齿后端；11、第二圆角。
具体实施方式
为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0018]需要指出，根据实施的需要，可将本申请中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本专利技术的目的。
[0019]实施例一，如图1~2所示，本专利技术提供的一种谐波减速机短型柔轮，包括柔轮本体1、柔轮杯底2和柔轮外齿3。
[0020]其中，所述柔轮本体1中部开设有用于安装波发生器的第一圆孔6，所述柔轮杯底2中部开设有用于连接驱动轴的第二圆孔7，所述柔轮杯底2远离柔轮本体1的一端设有杯底凸台5。
[0021]进一步的，所述柔轮杯底2远离所述柔轮本体1的一端设有杯底凸台5，所述柔轮杯底2与柔轮本体1连接处设有第一圆角4；所述外齿3由齿前端8、齿顶9和齿后端10组成，所述齿前端8与齿顶9之间设有第二圆角11。
[0022]由此，通过设置第一圆角和第二圆角，能够有效提升柔轮的抗冲击韧性值，进而延长谐波减速机柔轮的使用寿命。
[0023]优选的，所述柔轮本体1的厚度L1与所述外齿3的外径D1之比小于二分之一；优选的，所述第一圆角4的半径R1与第二圆角11的半径R2之比大于二分之一；优选的，所述齿顶9的宽度L3与所述外齿3的外径D1之比小于八分之一；优选的，所述杯底凸台5的厚度L2与杯底凸台5的外径D2之比小于十分之一。
[0024]如上所述，该谐波减速机短型柔轮通过限制柔轮本体和杯底凸台的厚度尺寸，能够显著增加柔轮本体的扭转刚度和承载能力。
[0025]同时，所述柔轮外齿3的齿后端10也为圆弧结构，且所述圆弧结构的弧度与所述第一圆角4相同；进一步的，所述柔轮本体1的壁厚与所述柔轮杯底2的壁厚相同，且所述柔轮本体1具体采用含铬合金钢材质，所述柔轮杯底2具体采用球墨铸铁材质。
[0026]通过采用含铬合金钢材质，能够提高柔轮本体的抗拉强度、屈服强度、伸长率和断面收缩率，进而提升谐波减速机柔轮的性能；通过采用墨铸铁材质，能够增加柔轮杯底的抗震能力，并减小柔轮杯底与驱动轴连接处的噪音，同时能够有效降低谐波减速机柔轮的整体重量。
[0027]基于同一专利技术构思，本申请实施例还提供了一种如上所述谐波减速机短型柔轮的设计方法，如图3所示，具体包括如下步骤：S1，根据谐波减速机钢轮内齿尺寸和减速比，确定谐波减速机柔轮外齿尺寸；S2，根据波发生器和驱动轴的安装尺寸分别确定第一圆孔和第二圆孔的内径；S3，根据第一圆孔内径、柔轮外齿尺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐波减速机短型柔轮，其特征在于：包括柔轮本体（1）、柔轮杯底（2）和柔轮外齿（3），所述柔轮本体（1）中部开设有第一圆孔（6），且所述第一圆孔（6）的尺寸与谐波减速机波发生器的尺寸相适配；所述柔轮本体（1）尾部外壁沿周向设有柔轮外齿（3），且所述柔轮本体（1）的厚度L1与所述柔轮外齿（3）的外径D1之比小于二分之一；所述柔轮本体（1）首部设有柔轮杯底（2），所述柔轮杯底（2）中部开设有第二圆孔（7），且所述第二圆孔（7）的尺寸与谐波减速机驱动轴的尺寸相适配；所述柔轮杯底（2）远离柔轮本体（1）的端面上设有圆柱形杯底凸台（5），且所述杯底凸台（5）的厚度L2与杯底凸台（5）的外径D2之比小于十分之一。2.根据权利要求1所述的一种谐波减速机短型柔轮，其特征在于，所述柔轮杯底（2）与柔轮本体（1）连接处设有第一圆角（4），所述柔轮外齿（3）与柔轮本体（1）连接处设有第二圆角（11）。3.根据权利要求2所述的一种谐波减速机短型柔轮，其特征在于，所述第一圆角（4）的半径R1与所述第二圆角（11）的半径R2之比大于二分之一。4.根据权利要求2所述的一种谐波减速机短型柔轮，其特征在于，所述柔轮外齿（3）从首至尾依次由齿前端（8）、齿顶（9）和齿后端（10）连接组成，且所述齿顶（9）的宽度L3与所述外齿（3）的外径D1之比小于八分之一。5.根据权利要求1所述的一种谐波减速机短型柔轮，其特征在于，所述柔轮外齿（3）的齿数与谐波减速机钢轮内齿齿数相适配。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱显东，赵伟，马震，
申请(专利权)人：无锡巨蟹智能驱动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：