一种用于谐波齿轮传动的变厚柔轮的制作方法

本发明涉及一种用于谐波齿轮传动的变厚柔轮，属于谐波齿轮传动技术领域。

背景技术：

谐波齿轮传动是利用柔性齿轮所产生的可控弹性变形波来传递运动或动力的一种齿轮传动方式，主要包括柔轮、刚轮和波发生器三个基本构件，其工作原理是：当具有柔性轴承的凸轮波发生器装入柔轮后，迫使薄壁柔轮产生弹性变形，在凸轮的长轴两端的齿与刚轮齿完全啮合，而在凸轮的短轴处则完全脱开，处于凸轮的长轴与凸轮的短轴之间周长上不同区段内的齿，有的啮入，有的啮出，当波发生器连续转动时，波发生器迫使柔轮变形不断转换，柔轮的齿相继由啮合转向啮出，由啮出转向脱开，由脱开转向啮入，由啮入转向啮合，从而实现柔轮相对于刚轮沿着波发生器相反的方向旋转。

现有技术谐波齿轮传动中的柔轮，一般采用模数小于0.4mm的渐开线齿轮或双圆弧齿轮。在垂直于轮齿节圆的不同截面上，轮齿齿厚完全相同。现有技术的缺点：当具有柔性轴承的凸轮波发生器装入柔轮后，柔轮在凸轮的长轴方向会产生一个外张的变形倾角β，致使轮齿沿轴向不同截面产生不同的变形量，因此，柔轮与刚轮在某一截面虽然保持了良好的啮合状态，但沿轴向其余截面会产生啮合干涉或没有啮合的现象，导致柔轮轮齿与刚轮轮齿之间的接触面积减小，柔轮应力急剧增加，承载能力和使用寿命大为降低。因此，现有技术还存在不足，有待于进一步完善。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种用于谐波齿轮传动的变厚柔轮，当具有柔性轴承的凸轮波发生器装入柔轮后，柔轮在凸轮的长轴方向产生的外张变形倾角β的作用下，轮齿沿轴向不同截面产生不同的变形量，变形后的柔轮轮齿与刚轮轮齿在轴向所有截面内均保持良好的啮合状态,从而克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种用于谐波齿轮传动的变厚柔轮，包括用于和波发生器安装在一起使用的柔轮体，在柔轮体上设有轮齿；在垂直于轮齿节圆的不同截面上，轮齿齿厚不同，并且在轮齿的沿齿宽方向上，轮齿节圆的齿厚逐渐增大，即轮齿一端的小端节圆齿厚小于轮齿另一端的大端节圆齿厚。

上述变厚柔轮中，在所述轮齿的齿宽范围内，轮齿的小端节圆齿厚与大端节圆齿厚的夹角δ满足关系式δ＝2arctg(sinβ×tgα)，所述关系式中的α为轮齿节圆处的压力角，β为波发生器装入后柔轮在长轴方向产生的外张变形倾角。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，当具有柔性轴承的凸轮波发生器装入本发明变厚柔轮后，柔轮在凸轮长轴方向产生的外张变形倾角β的影响下，柔轮轮齿与刚轮轮齿啮合点的位置虽然发生了变化，但在齿宽b范围内，柔轮轮齿在轴向所有截面内啮合点处的齿厚仍然相同，故可与刚轮保持良好的啮合状态，从而克服了现有技术的不足。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中的标记为：1-柔轮体、2-轮齿。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种用于谐波齿轮传动的变厚柔轮，如图1所示，包括用于和现有的波发生器安装在一起使用的柔轮体1，在柔轮体1上设有轮齿2，制作时，在垂直于轮齿2节圆的不同截面上，使轮齿2的齿厚不同，并且在轮齿2的沿齿宽b方向上，使轮齿节圆的齿厚逐渐增大，即使轮齿2的小端节圆齿厚sa1小于轮齿2的大端节圆齿厚sa2；为了达到最佳的使用效果，制作时，在轮齿2的齿宽b范围内，使轮齿2的小端节圆齿厚sa1与大端节圆齿厚sa2的夹角δ满足关系式δ＝2arctg(sinβ×tgα)，所述关系式中的α为轮齿2节圆处的压力角，β为波发生器装入后整个柔轮在长轴方向产生的外张变形倾角。

实施例

本例的用于谐波齿轮传动的变厚柔轮，不管是采用渐开线齿轮还是双圆弧齿轮，在垂直于轮齿节圆的不同截面上，轮齿齿厚不同，在齿宽b范围内，轮齿小端节圆齿厚与大端节圆齿厚的夹角δ满足δ＝2arctg(sinβ×tgα)关系式。

上述关系式中α为轮齿节圆处的压力角，β为波发生器装入后柔轮在长轴方向产生的外张变形倾角。

本发明的工作原理如下：

假使谐波齿轮传动中的柔轮采用现有技术中的节圆齿厚相等的渐开线齿轮或者双圆弧齿轮，那么，当具有柔性轴承的凸轮波发生器装入柔轮后，由于柔轮在长轴方向会产生一个外张的变形倾角β，在变形倾角β的影响下，柔轮轮齿与刚轮轮齿啮合点的位置会发生变化，在齿宽b范围内，啮合点形成一个径向高度差bsinβ；当节圆处的压力角为α时，则在齿宽b范围内柔轮轮齿啮合点的齿厚差为2bsinβ×tgα，正是由于在齿宽b范围内柔轮轮齿啮合点存在这样一个齿厚差，才使得柔轮与刚轮在某一截面虽然保持了良好的啮合状态，但沿轴向其余截面会产生啮合干涉或没有啮合的现象，最终导致柔轮轮齿与刚轮轮齿之间的接触面积减小，柔轮应力急剧增加，承载能力和使用寿命大为降低；而本发明中的变厚柔轮，不管是采用渐开线齿轮还是双圆弧齿轮，在垂直于轮齿节圆的不同截面上，轮齿齿厚不同，由于在齿宽b范围内，轮齿小端节圆齿厚与大端节圆齿厚的夹角为δ，经三角函数计算，本发明变厚柔轮在齿宽b范围内的节圆齿厚差则为2btg(δ/2)，又由于本发明中轮齿小端节圆齿厚与大端节圆齿厚的夹角δ满足δ＝2arctg(sinβ×tgα)关系式，所以(δ/2)＝arctg(sinβ×tgα)，tg(δ/2)＝sinβ×tgα，2btg(δ/2)＝2bsinβ×tgα，故本发明变厚柔轮在齿宽b范围内的节圆齿厚差正好等于2bsinβ×tgα，因此，使用本发明中的变厚柔轮时，当具有柔性轴承的凸轮波发生器装入柔轮后，柔轮在长轴方向产生的外张变形倾角β的影响下，柔轮轮齿与刚轮轮齿啮合点的位置虽然发生了变化，但在齿宽b范围内后，柔轮轮齿在轴向所有截面内啮合点处的齿厚仍然相同，故可与刚轮保持良好的啮合状态，从而克服了现有技术的不足。

技术特征：

1.一种用于谐波齿轮传动的变厚柔轮，包括用于和波发生器安装在一起使用的柔轮体(1)，在柔轮体(1)上设有轮齿(2)；其特征在于：在垂直于轮齿(2)节圆的不同截面上，轮齿(2)的齿厚不同，并且在轮齿(2)的沿齿宽(b)方向上，轮齿(2)的节圆齿厚逐渐增大，即轮齿(2)的小端节圆齿厚(sa1)小于轮齿(2)大端节圆齿厚(sa2)。

2.根据权利要求1所述用于谐波齿轮传动的变厚柔轮，其特征在于：在轮齿(2)的齿宽(b)范围内，轮齿的小端节圆齿厚(sa1)与大端节圆齿厚(sa2)的夹角δ满足关系式δ＝2arctg(sinβ×tgα)，所述关系式中的α为轮齿(2)节圆处的压力角，β为波发生器装入后柔轮在长轴方向产生的外张变形倾角。

技术总结
本发明公开了一种用于谐波齿轮传动的变厚柔轮，包括柔轮体(1)，柔轮体(1)上设有轮齿(2)；在垂直于轮齿节圆的不同截面上，轮齿齿厚不同。当具有柔性轴承的凸轮波发生器装入本发明的变厚柔轮后，柔轮在凸轮长轴方向产生的外张变形倾角β的影响下，柔轮轮齿与刚轮轮齿啮合点的位置虽然发生了变化，但在齿宽B范围内，柔轮轮齿在轴向所有截面内啮合点处的齿厚仍然相同，故可与刚轮保持良好的啮合状态，从而克服了现有技术的不足。

技术研发人员：石年平
受保护的技术使用者：贵州群建精密机械有限公司
技术研发日：2019.09.27
技术公布日：2019.11.29