可提升咬合率的谐波减速机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明与减速装置有关，尤指一种可提升咬合率的谐波减速机。
【背景技术】
[0002] 谐波减速机是一种具有高减速比的减速装置，在已知的结构配置上主要包含有一 刚性环齿轮、一可转动地设于刚性环齿轮内的挠性环齿轮，以及一可转动地设于挠性环齿 轮内的波产生器，其中的波产生器的轮廓形状为椭圆形。当波产生器受到动力源的驱动时 会开始转动，这时候的挠性环齿轮会被波产生器的外周缘所推顶而产生变形，使得刚性环 齿轮与挠性环齿轮之间在波产生器的长轴处可以完全咬合，而在波产生器的短轴处会完全 脱离，由于刚性环齿轮与挠性环齿轮之间有齿数的差异，所以当波产生器持续转动时，此一 齿数差异便能达到高减速比的效果，如此即可产生高力矩的输出。
[0003] 由上述可知，当刚性环齿轮与挠性环齿轮之间的咬合率越高时，整体的传动精度 会越好，齿与齿之间的平均负载也会降低，然而因为刚性环齿轮与挠性环齿轮之间的咬合 率主要取决于波产生器的长、短轴之间的曲率变化，为了让波产生器的长、短轴之间具有优 化的曲率关系，日本特许第4067037号专利案及第5256249号专利案分别针对波产生器的 长、短轴的曲率提出修正设计，但是在前述现有专利案中所使用的修正方程式有一定的复 杂度，而且在修正过后所能达到的效果并不如预期中的理想。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的在于提供一种谐波减速机，其能通过相对简单的参数设计来达 到提升咬合率、增加传动精度，以及减少齿与齿之间的平均负载的效果。
[0005] 为了达成前述目的，本发明的谐波减速机包含有一刚性环齿轮、一挠性环齿轮，以 及一波产生器。该刚性环齿轮具有一内环齿部；该挠性环齿轮可转动地设于该刚性环齿 轮内且具有一外环齿部，该外环齿部啮接于该刚性环齿轮的内环齿部；该波产生器可转动 地设于该挠性环齿轮内且具有呈椭圆形的一外周缘，该外周缘抵接于该挠性环齿轮的内环 面，而且，该外周缘的曲率半径定义为
X与y之间满足以下椭圆参数式：
[0009] 在前述参数式中，a为该波产生器的外周缘的半长轴，Ca为半长轴修正系数，b为 该波产生器的外周缘的半短轴，Cb为半短轴修正系数，Θ为该波产生器的外周缘的离心角。
[0010] 由此，当该谐波减速机的波产生器的外周缘经过曲率修正之后，在该波产生器驱 动该挠性环齿轮相对该刚性环齿轮转动的过程中，该刚性环齿轮的内环齿部与该挠性环齿 轮的外环齿部之间会增加彼此咬合的齿数而表现出良好的咬合率，使整体结构的传动精度 会随的提升，齿与齿之间的平均负载会跟着降低。
【附图说明】 toon] 为进一步说明本发明的具体技术内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其 中：
[0012] 图1为本发明的结构示意图。
[0013] 图2为本发明的波产生器的曲率修正示意图。
【具体实施方式】
[0014] 请参阅图1，本发明的谐波减速机10包含有一刚性环齿轮20、一挠性环齿轮30,以 及一波产生器40。
[0015] 刚性环齿轮20具有一内环齿部22,挠性环齿轮30设置于刚性环齿轮20内且具 有一外环齿部32,外环齿部32对应于刚性环齿轮20的内环齿部22。在此需要补充说明的 是，刚性环齿轮20的内环齿部22的齿数比挠性环齿轮30的外环齿部32的齿数多了两齿， 而且，刚性环齿轮20与挠性环齿轮30之间具有相同的模数，在此所指的模数为齿轮的节径 除以齿数所得之商。
[0016] 波产生器40设置于挠性环齿轮30内且具有呈椭圆形的一外周缘42,当波产生器 40受到一动力源（图中未示）的驱动而开始转动时，挠性环齿轮30会被波产生器40的外 周缘42所推顶而产生变形，使得刚性环齿轮20的内环齿部22与挠性环齿轮30的外环齿 部32之间在波产生器40的长轴处可以完全咬合，而在波产生器40的短轴处会完全脱离。 由此，刚性环齿轮20即能被挠性环齿轮30所带动来达到力矩输出的效果。
[0017] 请参阅图2,在对波产生器40的外周缘42进行修正之前，先通过方程式
取得波产生器40的外周缘 42的初始曲率半径r。，其中的a为波产生器40的外周缘42的半长轴，b为波产生器40的 外周缘42的半短轴，Θ为波产生器40的外周缘42的离心角，接着通过方程式
取得波产生器40的外周缘42的初始周长S。。
[0020] 在开始修正时，先通过方程式⑶Es = S-S。= 0. lm~0. 8m取得波产生器 40的外周缘42在修正后的周长S，其中的Es为波产生器40的外周缘42在修正前、后 的周长变化量，m为刚性环齿轮20的模数或挠性环齿轮30的模数，接着通过方程式
取得波产生器40的外周缘42在修正后的曲率半径r，并配合 方程式
取得X与y之间的关系。由于波产生器40的外周缘42在修正 之后的任一点坐标（X，y)需要满足以下椭圆参数式：
，其中的Ca为半长轴修正系数，Cb为 半短轴修正系数，因此可以通过方程式（5)及前述椭圆参数式得到(；与(；之间的关系，最 后再由Ca与Cb之间的关系而让波产生器40的外周缘42能够调整到优化的椭圆曲线。 [0022] 由此，当波产生器40的外周缘42经过曲率修正之后，在波产生器40驱动挠性环 齿轮30相对刚性环齿轮20转动的过程中，刚性环齿轮20的内环齿部22与挠性环齿轮30 的外环齿部32之间会让啮入啮出的过程更加密集而增加彼此所咬合的齿数，如此即能达 到提升咬合率、增加传动精度，以及降低各齿的平均负载的效果。
【主权项】
1. 一种可提升咬合率的谐波减速机，包含有： 一刚性环齿轮，具有一内环齿部； 一挠性环齿轮，可转动地设于该刚性环齿轮内且具有一外环齿部，该外环齿部啮接于 该刚性环齿轮的内环齿部；以及 一波产生器，可转动地设于该挠性环齿轮内且具有呈椭圆形的一外周缘，该外周缘抵 接于该挠性环齿轮的内环面，该外周缘的曲率半径定义为r，X与y之间 满足以下椭圆参数式：其中的a为该波产生器的外周缘的半长轴，Ca为半长轴修正系数，b为该波产生器的外 周缘的半短轴，Cb为半短轴修正系数，Θ为该波产生器的外周缘的离心角。2. 如权利要求1所述的可提升咬合率的谐波减速机，其中该波产生器的外周缘 的初始周长为S。，0 < Θ < 2 π，该波产生器的外周缘的修正后周长为S，，该波产生 器的外周缘在修正前、后的周长变化量为Es，Es = S-S。= 0. lm~0. 8m，m为挠性环齿轮的 模数。3. 如权利要求2所述的可提升咬合率的谐波减速机，其中该刚性环齿轮与该挠性环齿 轮之间具有相同的模数。
【专利摘要】一种谐波减速机，主要包含有一刚性环齿轮、一啮接于刚性环齿轮的挠性环齿轮，以及一抵接于挠性环齿轮的波产生器，通过特殊的参数设计来修正波产生器的轮廓曲线，使得刚性环齿轮与挠性环齿轮之间的咬合率能够显著提升，如此即能达到增加传动精度及减少平均负载的效。
【IPC分类】F16H1/32
【公开号】CN105276093
【申请号】CN201410295028
【发明人】郭长信, 张胜智
【申请人】上银科技股份有限公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年6月26日
【公告号】DE102014111722A1, US20150362056