專利名稱：具有固定齒輪的諧波減速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種諧波減速器，特別是一種關(guān)于其中所包含的固定齒輪與柔輪嚙合時不產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)的配合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
諧波減速器是一種利用柔性組件產(chǎn)生彈性機(jī)械波來傳遞動力和運(yùn)動的一種齒輪傳動，亦稱為“諧波齒輪傳動(簡稱諧波傳動)”。圖I為顯示現(xiàn)有的諧波減速器結(jié)構(gòu)，主要包含有三個組件一個具有內(nèi)齒輪的剛輪A、一個具有外齒輪的柔輪B，以及一個波發(fā)生器C。做為減速器使用時，一般都是采用剛 輪A固定、波發(fā)生器C主動運(yùn)轉(zhuǎn)、柔輪B輸出動力的形式。柔輪B則是一種可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪，其內(nèi)徑等于或略大于波發(fā)生器的總外徑。波發(fā)生器C是使柔輪B產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件；波發(fā)生器C具有一中心軸，該中心軸裝有可形變滾動軸承而構(gòu)成滾輪，波發(fā)生器C組合于柔輪B內(nèi)部，使其外徑與柔輪B的內(nèi)壁相互壓緊，且波發(fā)生器C連接動力源(一般為馬達(dá))。當(dāng)波發(fā)生器C裝入柔輪B后，迫使柔輪的端面由原先的圓形變成橢圓形，進(jìn)而使其橢圓形的長軸兩端附近的外輪齒與剛輪A的內(nèi)輪齒完全嚙合,而短軸兩端附近的外輪齒則與剛輪的內(nèi)輪齒完全脫開；而周長上其它區(qū)段的外輪齒則處于和剛輪的內(nèi)輪齒嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪的變形會不斷改變，使柔輪B與剛輪A的嚙合狀態(tài)也不斷改變，產(chǎn)生嚙入、嚙合、嚙
出、脫開、再嚙入......，周而復(fù)始地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)柔輪相對剛輪沿波發(fā)生器C相反方向
的緩慢旋轉(zhuǎn)。在傳動過程中，波發(fā)生器C旋轉(zhuǎn)一周，柔輪B上某點(diǎn)變形的循環(huán)次數(shù)稱為波數(shù)，以η表示。常用的是雙波傳動，其柔輪應(yīng)力較小，結(jié)構(gòu)比較簡單，易于獲得大的傳動比，故為目前應(yīng)用最廣的一種。諧波齒輪傳動的柔輪和剛輪的周節(jié)相同，但齒數(shù)不等。當(dāng)剛輪固定、波發(fā)生器主動旋轉(zhuǎn)、柔輪從動旋轉(zhuǎn)時，諧波齒輪傳動的傳動比為i=-BI/(Al-Bl)式中A1、B1分別為剛輪A與柔輪B的齒數(shù)。由于柔輪齒數(shù)很多，因此，諧波減速器可獲得很大的傳動比。諧波減速器在諧波傳動中，由于齒與齒的哨合是面接觸，加上同時哨合齒數(shù)較多，因而單位面積的負(fù)荷小，使得承載能力較其它傳動形式高，且傳動比大，單級諧波齒輪傳動的傳動比可達(dá)i = 70 500 ;再加上,具有體積小、重量輕、傳動效率高、壽命長、傳動平穩(wěn)、無沖擊、無噪音、運(yùn)動精度高等特點(diǎn)，因此是一種應(yīng)用十分廣泛的減速器。由于柔輪在減速傳動過程中需要承受較大的交變負(fù)荷，致使柔輪較容易損壞，因而對柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理技術(shù)要求較高，制程技術(shù)也較復(fù)雜；另外，傳統(tǒng)諧波減速器的剛輪與柔輪嚙合位置與輸出軸的距離較遠(yuǎn)，因而容易產(chǎn)生不同軸晃動的狀況，增加了摩擦發(fā)熱及噪音等問題。為了解決前述的問題，本案申請人所提出的第101210934號的諧波減速器申請案，則是將波發(fā)生器組合于柔輪與一動力源，使柔輪產(chǎn)生變形而局部嚙合剛輪，剛輪則連接一輸出軸；藉由動力源驅(qū)動波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時,經(jīng)由柔輪帶動該剛輪與輸出軸同步旋轉(zhuǎn)。但是現(xiàn)有的諧波減速器只有剛輪及柔輪相互配合，當(dāng)固定剛輪使柔輪產(chǎn)生輸出時，柔輪呈帽狀或杯狀結(jié)構(gòu)，由于柔輪在減速傳動過程中需要承受較大的交變負(fù)荷，轉(zhuǎn)折處會產(chǎn)生應(yīng)力，致使柔輪較容易損壞，所以對柔輪材料的抗疲勞強(qiáng)度、加工和熱處理技術(shù)要求較高，制程技術(shù)也較復(fù)雜。且剛輪與柔輪嚙合位置與輸出軸的距離較遠(yuǎn)，因而容易產(chǎn)生不同軸晃動的狀況，增加了摩擦發(fā)熱及噪音等問題。又或固定柔輪以使剛輪產(chǎn)生輸出時，若對柔輪增加環(huán)狀固定邊或于柔輪本體上增加固定孔，易使柔輪在形變嚙合過程中，產(chǎn)生轉(zhuǎn)折處應(yīng)力，或開孔處應(yīng)力，造成柔輪抗疲勞強(qiáng)度低，易于破裂而使機(jī)構(gòu)失效。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有諧波減速器的剛輪與柔輪配合結(jié)構(gòu)，在傳動過程中，柔輪在減速傳動過程中需要承受較大的交變負(fù)荷，以及因柔輪結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力而·降低使用壽命，以及零件數(shù)量較繁多，制造成本較高的問題。本實(shí)用新型提供的固定齒輪式諧波減速器，其主要特征是增加一固定齒輪，柔輪則同時配合于該固定齒輪及剛輪；柔輪被波發(fā)生器驅(qū)動旋轉(zhuǎn)時，與固定齒輪不產(chǎn)生相對速度差，藉此提供柔輪額外穩(wěn)定的支撐，使柔輪雖形變卻不轉(zhuǎn)動，同時柔輪與剛輪嚙合產(chǎn)生相對速度差，藉此提供該剛輪減速旋轉(zhuǎn)作用，使得設(shè)于輪出剛輪的輸出軸減速輸出。本實(shí)用新型的技術(shù)手段，包括有一固定齒輪、一剛輪、一柔輪與一波發(fā)生器；所述固定齒輪與剛輪分別設(shè)有第一內(nèi)齒輪與第二內(nèi)齒輪；所述柔輪則設(shè)有外齒輪，該外齒輪與第一內(nèi)齒輪的齒數(shù)相同，但與第二內(nèi)齒輪的齒數(shù)不相同；該波發(fā)生器組合于柔輪與一動力源，并使柔輪組合于該固定齒輪與剛輪，使柔輪產(chǎn)生變形而令其局部外齒輪同時嚙合固定齒輪的第一內(nèi)齒輪與剛輪的第二內(nèi)齒輪；固定齒輪被固定不動，藉由動力源驅(qū)動波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時，柔輪相對于固定齒輪僅產(chǎn)生形變但不相對旋轉(zhuǎn)，柔輪相對于剛輪則同時產(chǎn)生形變與相對旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使柔輪帶動該剛輪與輸出軸同步減速旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型是將固定齒輪與剛輪呈軸向靠合，柔輪則同時配合于軸向連結(jié)的固定齒輪與剛輪內(nèi)。藉由前述的結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型的諧波減速器在傳動過程中，齒輪的負(fù)荷可以平均分散而降低負(fù)荷且受力更均勻，從而降低噪音與輪齒磨損，提升使用壽命，更能減少整體零件，降低制造成本。
圖I為顯示現(xiàn)有諧波減速器結(jié)構(gòu)的平面剖視圖；圖2為顯示本實(shí)用新型諧波減速器的組件組合關(guān)系的立體分解圖；圖3為顯示本實(shí)用新型諧波減速器結(jié)構(gòu)的平面剖視圖；以及圖4為顯示本實(shí)用新型諧波減速器結(jié)構(gòu)的端面平面示意圖。主要組件符號說明I諧波減速器[0025]IlA固定齒輪IlAl第一內(nèi)齒輪IlB 剛輪IlBl第二內(nèi)齒輪IlB2 輸出軸12 柔輪121外齒輪13波發(fā)生器 131中心軸132外環(huán)體A 剛輪B 柔輪C波發(fā)生器
具體實(shí)施方式
以下配合圖式及組件符號對本實(shí)用新型的實(shí)施方式做更詳細(xì)的說明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員在研讀本說明書后能據(jù)以實(shí)施。如圖2與圖3所示，本實(shí)用新型提供的諧波減速器1，包括有一固定齒輪11A、一剛輪11B、一柔輪12與一波發(fā)生器13 ;其中，固定齒輪IlA與剛輪IlB均具有內(nèi)空間，固定齒輪IlA的內(nèi)空間內(nèi)壁面圓周形成有由多個第一內(nèi)輪齒構(gòu)成的第一內(nèi)齒輪IIAl，剛輪IlB的內(nèi)空間內(nèi)壁面圓周則形成有由多個第二內(nèi)輪齒構(gòu)成的第二內(nèi)齒輪IlBl ;剛輪IlB還軸向連接有一輸出軸11B2。固定齒輪IlA與剛輪IlB呈軸向相互靠合，且固定齒輪IlA被固定于減速器的機(jī)殼(圖未顯示)，剛輪IlB則可相對于固定齒輪IlA旋轉(zhuǎn)。所述柔輪12為可以采用具有適當(dāng)厚度的管材制成的薄壁圓筒，或是利用鍛造技術(shù)配合車床切削而制成薄壁圓筒，再利用滾齒機(jī)將其外表面圓周成型出外齒輪121，該外齒輪121的齒數(shù)相同于固定齒輪IlA的第一內(nèi)齒輪IlAl的齒數(shù),但外齒輪121的齒數(shù)不相同于剛輪IlB的第二內(nèi)齒輪IlBl的齒數(shù)，亦即具有齒數(shù)差；柔輪12被組合于固定剛輪IlA與剛輪IlB的內(nèi)空間。所述波發(fā)生器13為具有一中心軸131與一外環(huán)體132的可形變軸承，該中心軸131為接近正圓形的橢圓形，使得外環(huán)體132與中心軸131可以相對旋轉(zhuǎn)；該中心軸131用來連接一動力源(圖未顯示)，一般而言，所述動力源是一種馬達(dá)。本實(shí)用新型的諧波減速器I的組件組合方式，是將柔輪12組合于軸向靠合的固定齒輪IlA與剛輪IlB的內(nèi)空間，而波發(fā)生器13則組合于柔輪12內(nèi)徑中；柔輪12是一種可產(chǎn)生較大彈性變形的薄壁齒輪，其內(nèi)徑等于或略大于波發(fā)生器13的總外徑；波發(fā)生器13則是使柔輪12產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件，當(dāng)波發(fā)生器13裝入柔輪12后，迫使柔輪12的端面由原先的圓形變成橢圓形(如圖4所示)，進(jìn)而使其橢圓形的長軸兩端附近的部分外齒輪121同時與固定齒輪IlA的第一內(nèi)齒輪IlAl與剛輪IlB的第二內(nèi)齒輪IlBl完全嚙合，而短軸兩端附近的外齒輪則均與固定齒輪的第一內(nèi)齒輪及剛輪的第二內(nèi)齒輪完全脫開；而周長上其它區(qū)段的外齒輪則處于和固定齒輪IlA的第一內(nèi)齒輪IlAl及剛輪IlB的第二內(nèi)齒輪IlBl嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器13連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪12的變形會不斷改變，使柔輪12與固定齒輪IlA及剛輪IlB的嚙合狀態(tài)也不斷改變，產(chǎn)生嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙
入......，周而復(fù)始地進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)柔輪12相對剛輪IlB沿波發(fā)生器相反方向的緩慢旋
轉(zhuǎn)。由于柔輪12的外齒輪121齒數(shù)和固定齒輪IlA的第一內(nèi)齒輪IlAl齒數(shù)相同，因此,柔輪12相對于固定齒輪IlA僅產(chǎn)生形變而不會相對旋轉(zhuǎn)，亦即柔輪12和固定齒輪IlA之間不會產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)速度差；但因柔輪12的外齒輪121齒數(shù)和剛輪IlB的第二內(nèi)齒輪IlBl齒數(shù)不相同，因此，柔輪12相對于剛輪IlB同時產(chǎn)生形變以及相對旋轉(zhuǎn)，亦即柔輪12和剛輪IlB之間會產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)速度差，因而使連接于剛輪IlB的輸出軸11B2獲得減速旋轉(zhuǎn)輸出。藉由前述的結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型的諧波減速器在傳動過程中，齒輪的負(fù)荷可以平均分散而降低負(fù)荷且受力更均勻，從而降低噪音與輪齒磨損，提升使用壽命，更能減少整體零件，降低制造成本。 以上所述者僅為用以解釋本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非企圖據(jù)以對本實(shí)用新型做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的創(chuàng)作精神下所作有關(guān)本實(shí)用新型的任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本實(shí)用新型意圖保護(hù)的范疇。
權(quán)利要求1.一種具有固定齒輪的諧波減速器，其特征在于，包括有 一固定齒輪，具有內(nèi)空間，該內(nèi)空間的內(nèi)壁面圓周形成有第一內(nèi)齒輪； 一剛輪，具有內(nèi)空間，該內(nèi)空間的內(nèi)壁面圓周形成有第二內(nèi)齒輪，該剛輪連接有一輸出軸； 一柔輪，為一薄壁圓筒，該柔輪的外表面圓周形成有外齒輪，該外齒輪的齒數(shù)相同于該第一內(nèi)齒輪的齒數(shù)，但不相同于該第二內(nèi)齒輪的齒數(shù)，該柔輪組合于該固定剛輪與剛輪；一波發(fā)生器，組合于該柔輪的內(nèi)徑，使該柔輪產(chǎn)生變形而使部分所述外齒輪同時嚙合該第一內(nèi)齒輪與該第二內(nèi)齒輪，該波發(fā)生器連接一動力源以被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而經(jīng)由該柔輪驅(qū)動該剛輪旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求I所述的具有固定齒輪的諧波減速器，其特征在于，所述固定齒輪與剛輪軸向相互靠合。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種具有固定齒輪的諧波減速器，包括有一固定齒輪、一剛輪、一柔輪與一波發(fā)生器；所述固定齒輪與剛輪分別設(shè)有第一內(nèi)齒輪與第二內(nèi)齒輪；所述柔輪則設(shè)有外齒輪，該外齒輪與第一內(nèi)齒輪的齒數(shù)相同，但與第二內(nèi)齒輪的齒數(shù)不相同；該波發(fā)生器組合于柔輪與一動力源，并使柔輪組合于該固定齒輪與剛輪，使柔輪產(chǎn)生變形而令其局部外齒輪同時嚙合固定齒輪的第一內(nèi)齒輪與剛輪的第二內(nèi)齒輪；固定齒輪被固定不動，藉由動力源驅(qū)動波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時，柔輪相對于固定齒輪僅產(chǎn)生形變但不相對旋轉(zhuǎn)，柔輪相對于剛輪則同時產(chǎn)生形變與相對旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使該剛輪與輸出軸同步減速旋轉(zhuǎn)。
文檔編號F16H57/023GK202707948SQ20122029118
公開日2013年1月30日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者葉駿紳 申請人:蘇州悍猛諧波機(jī)電有限公司