加强柔轮与刚轮啮合的谐波齿轮及谐波减速器的制造方法
【专利摘要】本申请公开了一种加强柔轮与刚轮啮合的谐波齿轮及谐波减速器，其中谐波齿轮包括法兰盘，所述法兰盘包括圆环形的第一壁厚部和圆环形的第二壁厚部，所述第一壁厚部的厚度大于所述第二壁厚部的厚度，所述第二壁厚部一体连接有圆筒，所述圆筒远离所述法兰盘的端部设置有外齿，其特征在于，所述第一壁厚部与所述第二壁厚部的连接处、所述第二壁厚部与所述圆筒的连接处及所述圆筒靠近所述外齿的侧壁处均为减薄结构。采用上述方案，提高了柔轮外齿的自适应性、承载能力及使用寿命。
【专利说明】
加强柔轮与刚轮啮合的谐波齿轮及谐波减速器
技术领域
[0001]本申请一般涉及谐波减速器技术领域，尤其涉及加强柔轮与刚轮啮合的谐波齿轮及谐波减速器。
【背景技术】
[0002]谐波减速器因具有承载能力高、传动比大、体积小、重量轻、传动效率高、寿命长、传动平稳、无冲击，无噪音，运动精度高的优点，而广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业。
[0003]谐波减速器主要包括刚轮、柔轮及波发生器。其中，柔轮是谐波减速器中的关键部件，在很大程度上，柔轮决定了谐波减速器的承载能力和使用寿命。现有的谐波减速器，在柔轮与波发生器装配后，会使得柔轮的圆筒形成椭圆状，如图2、4所示长轴处的外齿呈现正倾斜，如图1、3所示短轴处的外齿呈现负倾斜(图1-4中虚线部分为变形后的结构形式)，这就使得刚轮与柔轮的啮合位置主要位于柔轮的开口处，这就导致柔轮的外齿与刚轮的内齿啮合不足，啮合面积较小，降低了柔轮外齿的刚性及谐波减速器的承载能力。另外，由于啮合面积小，单位面积的受力会比较大，增大了磨损，降低了使用寿命。
【实用新型内容】
[0004]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种柔轮及谐波减速器，用以解决现有技术中存在的承载能力低、使用寿命短的问题。
[0005]本申请提供一种谐波齿轮，包括法兰盘，所述法兰盘包括圆环形的第一壁厚部和圆环形的第二壁厚部，所述第一壁厚部的厚度大于所述第二壁厚部的厚度，所述第二壁厚部一体连接有圆筒，所述圆筒远离所述法兰盘的端部设置有外齿，所述第一壁厚部与所述第二壁厚部的连接处、所述第二壁厚部与所述圆筒的连接处及所述圆筒靠近所述外齿的侧壁处均为减薄结构。
[0006]本申请还提供一种谐波减速器，包括上述的谐波齿轮。
[0007]本申请提供的上述技术方案，其中谐波齿轮也即柔轮，分别在第一壁厚部与第二壁厚部的连接处、第二壁厚部与圆筒的连接处及圆筒靠近外齿的侧壁处这三个位置设置了减薄结构，这里所述的减薄结构是指减薄结构的厚度较其两侧的厚度较薄。通过设置减薄结构，使得柔轮的外齿部分在轴向上以及径向上更加容易发生形变，从而降低了柔轮外齿的斜率，使得柔轮外齿对刚轮内齿增加了自适应性，这样可以更加充分的与刚轮的内齿进行啮合，提高了啮合面积，随着啮合面积的提高，使得柔轮啮合单位面积受力降低而提升了整体刚性，进一步地增大了承载能力以及延长了使用寿命。另外，还可降低柔性外齿与刚轮内齿之间的预压力以及磨损，相对于施于柔轮上的轴承的径向作用力也可降低，对于轴承的寿命也可大幅提升，对于谐波减速器的定位精度也有更佳的表现。
【附图说明】
[0008]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0009]图1为中空型柔轮运动过程中短轴处的变形状态示意图；
[0010]图2为中空型柔轮运动过程中长轴处的变形状态示意图；
[0011 ]图3为杯型柔轮运动过程中短轴处的变形状态示意图；
[0012]图4为杯型柔轮运动过程中长轴处的变形状态示意图；
[0013]图5为本实用新型提供的杯型柔轮的结构示意图；
[0014]图6为本实用新型提供的中空型柔轮的结构示意图；
[0015]图7为本实用新型提供的杯型柔轮的渐缩型结构示意图；
[0016]图8为本实用新型提供的中空型柔轮的渐缩型结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
[0018]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申请。
[0019]请参考图5所述，本实用新型实施例提供的谐波齿轮，该谐波齿轮为杯型柔轮，包括法兰盘，法兰盘包括圆环形的第一壁厚部I和圆环形的第二壁厚部3，第一壁厚部I的厚度大于第二壁厚部3的厚度，第二壁厚部3—体连接有圆筒5，圆筒5远离法兰盘的端部设置有外齿7，第一壁厚部I与第二壁厚部3的连接处、第二壁厚部3与圆筒5的连接处及圆筒5靠近外齿7的侧壁处均为减薄结构。
[0020]其中，第一壁厚部1、第二壁厚部3、圆筒5及外齿7四部分为一体结构。
[0021]本申请提供的上述技术方案，分别在第一壁厚部I与第二壁厚部3的连接处、第二壁厚部3与圆筒5的连接处及圆筒5靠近外齿的侧壁处这三个位置设置了减薄结构，这里所述的减薄结构是指减薄结构的厚度较其两侧的厚度较薄。通过设置减薄结构，使得柔轮的外齿部分在轴向上以及径向上更加容易发生形变，从而降低了柔轮外齿的斜率，使得柔轮外齿对刚轮内齿增加了自适应性，这样可以更加充分的与刚轮的内齿进行啮合，提高了啮合面积，随着啮合面积的提高，使得柔轮啮合单位面积受力降低而提升了整体刚性，进一步地增大了承载能力以及延长了使用寿命。另外，还可降低柔轮外齿与刚轮内齿之间的预压力以及磨损，相对于施于柔轮上的轴承的径向作用力也可降低，对于轴承的寿命也可大幅提升，对于谐波减速器的定位精度也有更佳的表现。
[0022]具体地，在第一壁厚部I与第二壁厚部3的连接处设置减薄结构2，使得柔轮的外齿7在轴向上的变形更加容易，而将减薄结构设置在第一壁厚部I与第二壁厚部3的连接处(也即交接处)，可以使受力的支点最大限度的远离受力点，这样第一壁厚部I与第二壁厚部3的连接处仅需稍微变薄即可，不会对柔轮的刚性带来损害。第二壁厚部3与圆筒5的连接处设置的减薄结构4使得柔轮的法兰和圆筒5相对折弯时更加容易。圆筒5靠近外齿7的侧壁处设置的减薄结构6使得外齿7在径向上更加柔软，在随着波发生器运动下，柔轮的外齿7与刚轮的内齿的啮合会更加充分，增加了啮合面积，随着啮合面积的增加，外齿的齿面刚性及谐波减速器的承载能力均得以提高。通过设置减薄结构，可以保持法兰及圆筒5的壁厚不变，这样可以使扭转刚性获得提尚。
[0023]进一步地，第一壁厚部I与第二壁厚部3的连接处减薄结构的壁厚为a，第二壁厚部3与圆筒5的连接处减薄结构的壁厚为b，圆筒5靠近外齿7的侧壁处减薄结构的壁厚为C，且a>b>c，c>0.5.t，t为第二壁厚部3或圆筒5的壁厚。采用此种减薄方式，使得柔轮更加“柔”，且满足了刚度要求。
[0024]进一步地，第一壁厚部I与第二壁厚部3的连接处的减薄结构，及圆筒5靠近外齿的侧壁处的减薄结构均为圆弧形减薄结构，且25t>R>10t，其中，R为圆弧半径，t为第二壁厚部3或圆筒5的壁厚。
[0025]进一步地，第二壁厚部3与圆筒5的连接处圆弧过渡结构，且R外>Rft+t，其中，R外为外侧圆弧的半径，R内为内侧圆弧半径，t为圆筒5的壁厚。
[0026]进一步地，如图7所示，第一壁厚部I与第二壁厚3部的连接处的减薄结构的渐缩型结构，所述渐缩型结构的厚度自第二壁厚部3向第一壁厚部I线性减小。也即减薄结构是自第二壁厚部的某一位置(具体位置根据实际需要确定)处开始向第一壁厚部延伸，且保证减薄结构的减薄量是线性变化的。例如但不限于图7(以正对图7作为观察视角来说，纸面的顶部为上，纸面的底部为下)所示，减薄结构左侧的边线为直线且自上至下向右侧倾斜，而其右侧的边线沿竖直方向延伸或自上至下向左侧倾斜，这样就形成了渐缩型的结构。采用这种渐缩型的方式，使得力的过渡比较平缓，防止出现应力集中。另外，在渐缩型结构的末端，也即靠近第一壁厚部的部分通过圆弧过渡的方式与第一壁厚部连接。
[0027]进一步地，如图7所示，圆筒5靠近外齿7的侧壁处的减薄结构的为渐缩型结构，渐缩型结构的厚度自圆筒5至外齿7线性减小。例如但不限于图7(以正对图7作为观察视角来说，纸面的顶部为上，纸面的底部为下)所示，减薄结构上侧的边线为直线且自左至右向下侧倾斜，而其下侧的边线沿水平方向延伸或自左至右向上侧倾斜，这样就形成了渐缩型的结构。采用渐变的方式，使得力的过渡比较平缓，防止出现应力集中。另外，在该渐缩型结构的末端，也即靠近外齿7的部分通过圆弧过渡的方式与外齿7连接。当然，本实用新型实施例提供的柔轮，还可以为如图6、8所示的中空型柔轮，其同样包括法兰盘，法兰盘包括圆环形的第一壁厚部8和圆环形的第二壁厚部10，第一壁厚部8的厚度大于第二壁厚部10的厚度，第二壁厚部10—体连接有圆筒12，圆筒12远离法兰盘的端部设置有外齿14，第一壁厚部8与第二壁厚部10的连接处、第二壁厚部10与圆筒12的连接处及圆筒11靠近外齿14的侧壁处分别设置了减薄结构9、11、13。其减薄结构可以杯型柔轮相同，即可为圆弧形的减薄结构，也可以是渐缩型减薄结构。
[0028]本实用新型还提供一种谐波减速器，该谐波减速器可以是中空型，也可以是杯型。其中，该谐波减速器可采用上述实施例的谐波齿轮，谐波齿轮的具体结构详见上述实施例，这里不再赘述。
[0029]以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
【主权项】
1.一种谐波齿轮，包括法兰盘，所述法兰盘包括圆环形的第一壁厚部和圆环形的第二壁厚部，所述第一壁厚部的厚度大于所述第二壁厚部的厚度，所述第二壁厚部一体连接有圆筒，所述圆筒远离所述法兰盘的端部设置有外齿，其特征在于，所述第一壁厚部与所述第二壁厚部的连接处、所述第二壁厚部与所述圆筒的连接处及所述圆筒靠近所述外齿的侧壁处均为减薄结构。2.根据权利要求1所述的谐波齿轮，其特征在于，所述第一壁厚部与所述第二壁厚部的连接处减薄结构的壁厚为a，所述第二壁厚部与所述圆筒的连接处减薄结构的壁厚为b，所述圆筒靠近所述外齿的侧壁处减薄结构的壁厚为C，且a>b>c，c>0.5.t，t为第二壁厚部或圆筒的壁厚。3.根据权利要求1或2所述的谐波齿轮，其特征在于，所述第一壁厚部与所述第二壁厚部的连接处的减薄结构，及所述圆筒靠近所述外齿的侧壁处的减薄结构均为圆弧形减薄结构，且25t>R>10t，其中，R为圆弧半径，t为第二壁厚部或圆筒的壁厚。4.根据权利要求1或2所述的谐波齿轮，其特征在于，所述第二壁厚部与所述圆筒的连接处为圆弧过渡结构，且R外>Ri*i+t，其中，R外为外侧圆弧的半径，R内为内侧圆弧半径，t为所述圆筒的壁厚。5.根据权利要求1或2所述的谐波齿轮，其特征在于，所述第一壁厚部与所述第二壁厚部的连接处的减薄结构为渐缩型结构，所述渐缩型结构的厚度自所述第二壁厚部向所述第一壁厚部线性减小。6.根据权利要求1或2所述的谐波齿轮，其特征在于，所述圆筒靠近所述外齿的侧壁处的减薄结构的为渐缩型结构，所述渐缩型结构的厚度自所述圆筒至所述外齿线性减小。7.—种谐波减速器，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的谐波齿轮。
【文档编号】F16H1/32GK205689717SQ201620587768
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月16日 公开号201620587768.8, CN 201620587768, CN 205689717 U, CN 205689717U, CN-U-205689717, CN201620587768, CN201620587768.8, CN205689717 U, CN205689717U
【发明人】吴文
【申请人】南通慧幸智能科技有限公司