短中空杯形谐波减速器的制作方法

本实用新型涉及减速传动机械技术领域，尤其涉及一种短中空杯形谐波减速器。

背景技术：

谐波减速器在航空、航天、能源、航海、造船、仿生机械、常用军械、机床、仪表、电子设备、矿山冶金、交通运输、起重机械、石油化工机械、纺织机械、农业机械以及医疗器械等方面得到日益广泛的应用，特别是在高动态性能的伺服系统中，采用谐波齿轮传动更显示出其优越性。

谐波减速器主要由三个基本构件组成：

(1)带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮)，它相当于行星系中的中心轮；

(2)带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮)，它相当于行星齿轮；

(3)谐波发生器，它相当于行星架。

目前，应用于机器人领域的短中空杯形谐波减速器由于体积较小，适用于尺寸受限的传动部分的使用。但由于短中空杯形谐波减速器整体尺寸受限，导致柔轮的长度尺寸受到限制，现有的柔轮的有效长径比只能控制在0.4以下，而限制柔轮的长径比将直接影响短中空杯形谐波减速器的额定载荷。因此，如何在尺寸受限的情况下，尽量提高短中空杯形谐波减速器的额定载荷，是亟需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的其中一个目的是提供了一种短中空杯形谐波减速器，在尺寸受限的情况下，尽量提高短中空杯形谐波减速器的额定载荷。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种短中空杯形谐波减速器，包括柔轮，所述柔轮包括同轴设置的筒部和环部，所述筒部的一端外圆周壁上设置有沿周向均匀分布的外齿，所述筒部的另一端一体设置有径向向外延伸的翻边，所述翻边位于所述环部的内侧，且与所述环部的内侧一体连接，所述翻边背向所述外齿的端面与所述环部背向所述外齿的端面齐平，所述翻边的轴向厚度与所述筒部的径向厚度一致，所述环部的轴向厚度大于所述翻边的轴向厚度，所述筒部的长度与所述筒部的内径的比值≤0.5。

作为优选：所述柔轮位于壳体内部，所述柔轮的环部通过压盖沿轴向压紧在所述壳体的端部，并通过螺钉或者螺栓同时穿过所述压盖、所述壳体和所述环部形成所述压盖、所述壳体和所述柔轮之间的连接固定。

作为优选：所述壳体面向所述压盖的端部设置有用于容纳所述环部的凹槽，所述环部位于所述凹槽内，所述压盖上具有与所述凹槽匹配的凸起，所述凸起将所述环部压紧在所述凹槽内。

作为优选：所述壳体远离所述环部的一端通过第一轴承连接有刚轮，所述刚轮的内齿与所述柔轮的外齿啮合，所述柔轮的内圆周壁通过柔性轴承转动连接有凸轮，所述凸轮同轴连接有输入联轴套。

作为优选：所述第一轴承的外环通过螺钉或者螺栓与所述壳体连接，所述第一轴承的内环通过螺钉或者螺栓与所述刚轮连接。

作为优选：所述输入联轴套的一端与所述凸轮固定连接，所述输入联轴套的另一端与所述压盖转动连接。

作为优选：所述输入联轴套上一体设置有限位外圈，所述凸轮上设置有通孔，所述输入联轴套伸入所述通孔内，所述限位外圈与所述凸轮的一端抵紧，并通过同时穿过所述限位外圈和凸轮的螺钉或者螺栓形成凸轮与所述限位外圈之间的连接固定。

作为优选：所述柔性轴承的内环通过定位挡圈和所述限位外圈压紧，所述定位挡圈通过螺钉或者螺栓与所述凸轮连接固定。

作为优选：所述输入联轴套与所述压盖之间设置有第二轴承，所述第二轴承的外环通过轴承外环压盖压紧在所述压盖上，所述轴承外环压盖与所述压盖通过螺钉或者螺栓固定，所述第二轴承的内环通过轴承内环压盖压紧在所述压盖上，所述轴承内环压盖与所述压盖通过螺钉或者螺栓固定。

作为优选：所述输入联轴套的联轴孔为花键孔或者带平键槽的圆孔。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过改变柔轮的结构，使作为主要承担传递传动扭力作用的筒部的长度几乎为柔轮长度的100％，在整个柔轮长度不变的情况下，可以增大柔轮的长径比至0.5，突破了现有的柔轮有效长径比只能控制在0.4以下的限制，从而提高柔轮的扭转刚度，使短中空杯形谐波减速器的额定载荷得以有效地提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中柔轮的结构示意图。

图中：

1、壳体；2、压盖；3、柔轮；31、筒部；32、环部；33、翻边；34、外齿；35、第一安装孔；4、第一轴承；5、刚轮；6、柔性轴承；7、凸轮；8、输入联轴套；81、限位外圈；9、定位挡圈；10、第二轴承；11、轴承外环压盖；12、轴承内环压盖。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种短中空杯形谐波减速器，包括壳体1、压盖2和柔轮3。

如图2所示，柔轮3包括同轴设置的筒部31和环部32。筒部31为壁厚均匀的薄壁结构，在柔轮3与谐波发生器(谐波发生器通常包括凸轮7和柔性轴承6)组装成一起后，筒部31能够随着凸轮7的转动产生径向变形。

筒部31的一端外圆周壁上设置有沿周向均匀分布的外齿34，形成外齿圈，用于与刚轮5上的内齿圈啮合，在谐波发生器转动的过程中，柔轮3产生弹性变形，引起刚轮5与柔轮3齿尖相对错齿来传递动力和运动。

筒部31的另一端一体设置有径向向外延伸的翻边33。翻边33位于环部32的内侧，且与环部32的内侧一体连接。即筒部31和环部32通过翻边33连成一体，具体地，筒部31、翻边33和环部32为一体结构。整个柔轮3可以采用坯料通过冲压的方式加工而成，也可以通过其他现有的金属加工工艺一体加工而成，只要能够使筒部31具有足够的弹性使其能够产生径向的弹性变形来传递动力和运动，并且保证筒部31具有足够的扭转刚度即可。

翻边33背向外齿34的端面与环部32背向外齿34的端面齐平。即整个筒部31的长度几乎为整个柔轮3长度的100％，筒部31是承担传递传动扭力的主要部件，在整个柔轮3长度不变的情况下，可以增大柔轮3的有效长径比，提高柔轮3的扭转刚度，从而使应用本实用新型实施例提供的柔轮3的短中空杯形谐波减速器的传动效率能够得到有效地提高。

翻边33的轴向厚度与筒部31的径向厚度一致，环部32的轴向厚度大于翻边33的轴向厚度。环部32是用于与其他零件连接的部件，必须保证具有较好刚度，因此需要具有比筒部31和翻边33更厚的厚度，以避免其发生弹性变形。

筒部31和环部32之间通过与筒部31厚度相同的翻边33进行过渡，以避免在筒部31和环部32之间直接连接，因厚度不同而导致在筒部31传递扭力的过程中，应力集中于筒部31和环部32的连接处。

筒部31的长度与筒部31的内径的比值(即柔轮3的有效长径比)≤0.5，突破了现有的柔轮3有效长径比只能控制在0.4以下的限制，从而提高柔轮3的扭转刚度，使短中空杯形谐波减速器的额定载荷得以有效地提高。

作为可选地实施方式，如图1所示，柔轮3位于壳体1内部，柔轮3的环部32通过压盖2沿轴向压紧在壳体1的端部，并通过螺钉或者螺栓同时穿过压盖2、壳体1和环部32形成压盖2、壳体1和柔轮3之间的连接固定。

具体地，壳体1面向压盖2的端部设置有用于容纳环部32的凹槽，环部32位于凹槽内，压盖2上具有与凹槽匹配的凸起，凸起将环部32压紧在凹槽内。在柔轮3的环部32设置有沿周向均匀分布的至少三个第一安装孔35，壳体1和压盖2上也设置有与环部32的安装孔一一对应的第二安装孔和第三安装孔。第一安装孔35为通孔，第二安装孔为螺纹孔，第三安装孔为沉头通孔。螺钉或者螺栓依次穿过第三安装孔和第一安装孔35后旋入第二安装孔，形成柔轮3与壳体1、压盖2之间的固定。

作为可选地实施方式，壳体1远离环部32的一端通过第一轴承4连接有刚轮5，即刚轮5与壳体1之间相对转动连接。具体可选地，第一轴承4的外环通过螺钉或者螺栓与壳体1连接，第一轴承4的内环通过螺钉或者螺栓与刚轮5连接，保证了连接的稳定性。第一轴承4采用双列智能球轴承。

刚轮5的圆周内壁上设置有沿周向均匀分布的内齿，形成内齿圈，用于与柔轮3上的外齿圈啮合，刚轮5上的内齿与柔轮3上的外齿34模数相同，刚轮5上的内齿齿数比柔轮3上的外齿34齿数多。本实施例中，刚轮5上的内齿齿数比柔轮3上的外齿34齿数多两个。当然谐波减速器的速度传动比的不同需求，还可以设置成刚轮5上的内齿齿数与柔轮3上的外齿34齿数的数量差为其他值。

刚轮5的内齿与柔轮3的外齿34啮合，柔轮3的内圆周壁通过柔性轴承6转动连接有凸轮7，凸轮7同轴连接有输入联轴套8。输入联轴套8用于与动力装置(比如电机)的动力输出轴连接，将转动动力传递至凸轮7，将刚轮5或者外壳与动力输出轴连接，这样就可以实现动力输入轴和动力输出轴之间的减速传动。当动力输出轴与外壳连接(即动力输出轴与柔轮3连接)，刚轮5保持固定时，实现反向减速传动；当动力输出轴与刚轮5连接，外壳保持固定(即柔轮3保持固定)时，实现同向减速传动。

作为可选地实施方式，输入联轴套8的一端与凸轮7固定连接，输入联轴套8的另一端与压盖2转动连接。这样在输入轴与输入联轴套8连接后，能够稳定地带动凸轮7进行转动。

作为可选地实施方式，输入联轴套8上一体设置有限位外圈81，凸轮7上设置有通孔，输入联轴套8伸入通孔内，限位外圈81与凸轮7的一端抵紧，并通过同时穿过限位外圈81和凸轮7的螺钉或者螺栓形成凸轮7与限位外圈81之间的连接固定，即形成输入联轴套8与凸轮7之间的稳定连接。

作为可选地实施方式，柔性轴承6的内环通过定位挡圈9和限位外圈81压紧，定位挡圈9通过螺钉或者螺栓与凸轮7连接固定。定位挡圈9具有与凸轮7的通孔等径的内孔，以便在动力输入轴插入输入联轴套8时，不会早晨过任何的阻碍。

作为可选地实施方式，输入联轴套8与压盖2之间设置有第二轴承10，以便输入联轴套8能够顺畅地相对压盖2进行转动。

具体地，第二轴承10的外环通过轴承外环压盖11压紧在压盖2上，轴承外环压盖11与压盖2通过轴向旋入二者的螺钉或者螺栓形成固定。第二轴承10的内环通过轴承内环压盖12压紧在压盖2上，轴承内环压盖12与压盖2通过轴向旋入二者的螺钉或者螺栓形成固定。

作为可选地实施方式，输入联轴套8的联轴孔为花键孔或者带平键槽的圆孔。在轴承内环压盖12上还设置内孔，以便动力输入轴能够顺利地从穿过轴承内环压盖12上的内孔与输入联轴套8上的花键孔或者带平键槽的圆孔连接。

以下以本实用新型实施例提供的短中空杯形谐波减速器的输入联轴套8与动力输入轴(未图示)连接，刚轮5与动力输出轴(未图示)连接为例，说明本实用新型实施例提供的短中空杯形谐波减速器的工作过程。

本实用新型实施例提供的短中空杯形谐波减速器在工作时，通过电机或者其他动力装置带动动力输入轴进行转动，凸轮7随着动力输入轴进行同步转动，柔轮3发生径向变形，通过柔轮3的外齿34与刚轮5的内齿错位啮合，使刚轮5产生与凸轮7同向的检索转动，并将转动传递至动力输出轴，实现减速同向传动，即动力输出轴的转动方向与动力输入轴的转动方向相同，动力输出轴的转动速度相较于动力输入轴的转动速度降低。

由于相较于现有技术，本实用新型实施例提供的短中空杯形谐波减速器通过改变柔轮3的结构，使作为主要承担传递传动扭力作用的筒部31的长度几乎为柔轮3长度的100％，在整个柔轮3长度不变的情况下，可以增大柔轮3的长径比至0.5，突破了现有的柔轮3有效长径比只能控制在0.4以下的限制，从而提高柔轮3的扭转刚度，使短中空杯形谐波减速器的额定载荷得以有效地提高。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式中的特征可以相互结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。