加強柔輪與剛輪嚙合的諧波齒輪及諧波減速器的制造方法
【專利摘要】本申請公開了一種加強柔輪與剛輪嚙合的諧波齒輪及諧波減速器，其中諧波齒輪包括法蘭盤，所述法蘭盤包括圓環形的第一壁厚部和圓環形的第二壁厚部，所述第一壁厚部的厚度大于所述第二壁厚部的厚度，所述第二壁厚部一體連接有圓筒，所述圓筒遠離所述法蘭盤的端部設置有外齒，其特征在于，所述第一壁厚部與所述第二壁厚部的連接處、所述第二壁厚部與所述圓筒的連接處及所述圓筒靠近所述外齒的側壁處均為減薄結構。采用上述方案，提高了柔輪外齒的自適應性、承載能力及使用壽命。
【專利說明】
加強柔輪與剛輪嚙合的諧波齒輪及諧波減速器
技術領域
[0001]本申請一般涉及諧波減速器技術領域，尤其涉及加強柔輪與剛輪嚙合的諧波齒輪及諧波減速器。
【背景技術】
[0002]諧波減速器因具有承載能力高、傳動比大、體積小、重量輕、傳動效率高、壽命長、傳動平穩、無沖擊，無噪音，運動精度高的優點，而廣泛應用于電子、航天航空、機器人等行業。
[0003]諧波減速器主要包括剛輪、柔輪及波發生器。其中，柔輪是諧波減速器中的關鍵部件，在很大程度上，柔輪決定了諧波減速器的承載能力和使用壽命。現有的諧波減速器，在柔輪與波發生器裝配后，會使得柔輪的圓筒形成橢圓狀，如圖2、4所示長軸處的外齒呈現正傾斜，如圖1、3所示短軸處的外齒呈現負傾斜(圖1-4中虛線部分為變形后的結構形式)，這就使得剛輪與柔輪的嚙合位置主要位于柔輪的開口處，這就導致柔輪的外齒與剛輪的內齒嚙合不足，嚙合面積較小，降低了柔輪外齒的剛性及諧波減速器的承載能力。另外，由于嚙合面積小，單位面積的受力會比較大，增大了磨損，降低了使用壽命。
【實用新型內容】
[0004]鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，期望提供一種柔輪及諧波減速器，用以解決現有技術中存在的承載能力低、使用壽命短的問題。
[0005]本申請提供一種諧波齒輪，包括法蘭盤，所述法蘭盤包括圓環形的第一壁厚部和圓環形的第二壁厚部，所述第一壁厚部的厚度大于所述第二壁厚部的厚度，所述第二壁厚部一體連接有圓筒，所述圓筒遠離所述法蘭盤的端部設置有外齒，所述第一壁厚部與所述第二壁厚部的連接處、所述第二壁厚部與所述圓筒的連接處及所述圓筒靠近所述外齒的側壁處均為減薄結構。
[0006]本申請還提供一種諧波減速器，包括上述的諧波齒輪。
[0007]本申請提供的上述技術方案，其中諧波齒輪也即柔輪，分別在第一壁厚部與第二壁厚部的連接處、第二壁厚部與圓筒的連接處及圓筒靠近外齒的側壁處這三個位置設置了減薄結構，這里所述的減薄結構是指減薄結構的厚度較其兩側的厚度較薄。通過設置減薄結構，使得柔輪的外齒部分在軸向上以及徑向上更加容易發生形變，從而降低了柔輪外齒的斜率，使得柔輪外齒對剛輪內齒增加了自適應性，這樣可以更加充分的與剛輪的內齒進行嚙合，提高了嚙合面積，隨著嚙合面積的提高，使得柔輪嚙合單位面積受力降低而提升了整體剛性，進一步地增大了承載能力以及延長了使用壽命。另外，還可降低柔性外齒與剛輪內齒之間的預壓力以及磨損，相對于施于柔輪上的軸承的徑向作用力也可降低，對于軸承的壽命也可大幅提升，對于諧波減速器的定位精度也有更佳的表現。
【附圖說明】
[0008]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0009]圖1為中空型柔輪運動過程中短軸處的變形狀態示意圖；
[0010]圖2為中空型柔輪運動過程中長軸處的變形狀態示意圖；
[0011 ]圖3為杯型柔輪運動過程中短軸處的變形狀態示意圖；
[0012]圖4為杯型柔輪運動過程中長軸處的變形狀態示意圖；
[0013]圖5為本實用新型提供的杯型柔輪的結構示意圖；
[0014]圖6為本實用新型提供的中空型柔輪的結構示意圖；
[0015]圖7為本實用新型提供的杯型柔輪的漸縮型結構示意圖；
[0016]圖8為本實用新型提供的中空型柔輪的漸縮型結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本申請作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋相關發明，而非對該發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發明相關的部分。
[0018]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本申請。
[0019]請參考圖5所述，本實用新型實施例提供的諧波齒輪，該諧波齒輪為杯型柔輪，包括法蘭盤，法蘭盤包括圓環形的第一壁厚部I和圓環形的第二壁厚部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—體連接有圓筒5，圓筒5遠離法蘭盤的端部設置有外齒7，第一壁厚部I與第二壁厚部3的連接處、第二壁厚部3與圓筒5的連接處及圓筒5靠近外齒7的側壁處均為減薄結構。
[0020]其中，第一壁厚部1、第二壁厚部3、圓筒5及外齒7四部分為一體結構。
[0021]本申請提供的上述技術方案，分別在第一壁厚部I與第二壁厚部3的連接處、第二壁厚部3與圓筒5的連接處及圓筒5靠近外齒的側壁處這三個位置設置了減薄結構，這里所述的減薄結構是指減薄結構的厚度較其兩側的厚度較薄。通過設置減薄結構，使得柔輪的外齒部分在軸向上以及徑向上更加容易發生形變，從而降低了柔輪外齒的斜率，使得柔輪外齒對剛輪內齒增加了自適應性，這樣可以更加充分的與剛輪的內齒進行嚙合，提高了嚙合面積，隨著嚙合面積的提高，使得柔輪嚙合單位面積受力降低而提升了整體剛性，進一步地增大了承載能力以及延長了使用壽命。另外，還可降低柔輪外齒與剛輪內齒之間的預壓力以及磨損，相對于施于柔輪上的軸承的徑向作用力也可降低，對于軸承的壽命也可大幅提升，對于諧波減速器的定位精度也有更佳的表現。
[0022]具體地，在第一壁厚部I與第二壁厚部3的連接處設置減薄結構2，使得柔輪的外齒7在軸向上的變形更加容易，而將減薄結構設置在第一壁厚部I與第二壁厚部3的連接處(也即交接處)，可以使受力的支點最大限度的遠離受力點，這樣第一壁厚部I與第二壁厚部3的連接處僅需稍微變薄即可，不會對柔輪的剛性帶來損害。第二壁厚部3與圓筒5的連接處設置的減薄結構4使得柔輪的法蘭和圓筒5相對折彎時更加容易。圓筒5靠近外齒7的側壁處設置的減薄結構6使得外齒7在徑向上更加柔軟，在隨著波發生器運動下，柔輪的外齒7與剛輪的內齒的嚙合會更加充分，增加了嚙合面積，隨著嚙合面積的增加，外齒的齒面剛性及諧波減速器的承載能力均得以提高。通過設置減薄結構，可以保持法蘭及圓筒5的壁厚不變，這樣可以使扭轉剛性獲得提尚。
[0023]進一步地，第一壁厚部I與第二壁厚部3的連接處減薄結構的壁厚為a，第二壁厚部3與圓筒5的連接處減薄結構的壁厚為b，圓筒5靠近外齒7的側壁處減薄結構的壁厚為C，且a>b>c，c>0.5.t，t為第二壁厚部3或圓筒5的壁厚。采用此種減薄方式，使得柔輪更加“柔”，且滿足了剛度要求。
[0024]進一步地，第一壁厚部I與第二壁厚部3的連接處的減薄結構，及圓筒5靠近外齒的側壁處的減薄結構均為圓弧形減薄結構，且25t>R>10t，其中，R為圓弧半徑，t為第二壁厚部3或圓筒5的壁厚。
[0025]進一步地，第二壁厚部3與圓筒5的連接處圓弧過渡結構，且R外>Rft+t，其中，R外為外側圓弧的半徑，R內為內側圓弧半徑，t為圓筒5的壁厚。
[0026]進一步地，如圖7所示，第一壁厚部I與第二壁厚3部的連接處的減薄結構的漸縮型結構，所述漸縮型結構的厚度自第二壁厚部3向第一壁厚部I線性減小。也即減薄結構是自第二壁厚部的某一位置(具體位置根據實際需要確定)處開始向第一壁厚部延伸，且保證減薄結構的減薄量是線性變化的。例如但不限于圖7(以正對圖7作為觀察視角來說，紙面的頂部為上，紙面的底部為下)所示，減薄結構左側的邊線為直線且自上至下向右側傾斜，而其右側的邊線沿豎直方向延伸或自上至下向左側傾斜，這樣就形成了漸縮型的結構。采用這種漸縮型的方式，使得力的過渡比較平緩，防止出現應力集中。另外，在漸縮型結構的末端，也即靠近第一壁厚部的部分通過圓弧過渡的方式與第一壁厚部連接。
[0027]進一步地，如圖7所示，圓筒5靠近外齒7的側壁處的減薄結構的為漸縮型結構，漸縮型結構的厚度自圓筒5至外齒7線性減小。例如但不限于圖7(以正對圖7作為觀察視角來說，紙面的頂部為上，紙面的底部為下)所示，減薄結構上側的邊線為直線且自左至右向下側傾斜，而其下側的邊線沿水平方向延伸或自左至右向上側傾斜，這樣就形成了漸縮型的結構。采用漸變的方式，使得力的過渡比較平緩，防止出現應力集中。另外，在該漸縮型結構的末端，也即靠近外齒7的部分通過圓弧過渡的方式與外齒7連接。當然，本實用新型實施例提供的柔輪，還可以為如圖6、8所示的中空型柔輪，其同樣包括法蘭盤，法蘭盤包括圓環形的第一壁厚部8和圓環形的第二壁厚部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—體連接有圓筒12，圓筒12遠離法蘭盤的端部設置有外齒14，第一壁厚部8與第二壁厚部10的連接處、第二壁厚部10與圓筒12的連接處及圓筒11靠近外齒14的側壁處分別設置了減薄結構9、11、13。其減薄結構可以杯型柔輪相同，即可為圓弧形的減薄結構，也可以是漸縮型減薄結構。
[0028]本實用新型還提供一種諧波減速器，該諧波減速器可以是中空型，也可以是杯型。其中，該諧波減速器可采用上述實施例的諧波齒輪，諧波齒輪的具體結構詳見上述實施例，這里不再贅述。
[0029]以上描述僅為本申請的較佳實施例以及對所運用技術原理的說明。本領域技術人員應當理解，本申請中所涉及的發明范圍，并不限于上述技術特征的特定組合而成的技術方案，同時也應涵蓋在不脫離所述發明構思的情況下，由上述技術特征或其等同特征進行任意組合而形成的其它技術方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術特征進行互相替換而形成的技術方案。
【主權項】
1.一種諧波齒輪，包括法蘭盤，所述法蘭盤包括圓環形的第一壁厚部和圓環形的第二壁厚部，所述第一壁厚部的厚度大于所述第二壁厚部的厚度，所述第二壁厚部一體連接有圓筒，所述圓筒遠離所述法蘭盤的端部設置有外齒，其特征在于，所述第一壁厚部與所述第二壁厚部的連接處、所述第二壁厚部與所述圓筒的連接處及所述圓筒靠近所述外齒的側壁處均為減薄結構。2.根據權利要求1所述的諧波齒輪，其特征在于，所述第一壁厚部與所述第二壁厚部的連接處減薄結構的壁厚為a，所述第二壁厚部與所述圓筒的連接處減薄結構的壁厚為b，所述圓筒靠近所述外齒的側壁處減薄結構的壁厚為C，且a>b>c，c>0.5.t，t為第二壁厚部或圓筒的壁厚。3.根據權利要求1或2所述的諧波齒輪，其特征在于，所述第一壁厚部與所述第二壁厚部的連接處的減薄結構，及所述圓筒靠近所述外齒的側壁處的減薄結構均為圓弧形減薄結構，且25t>R>10t，其中，R為圓弧半徑，t為第二壁厚部或圓筒的壁厚。4.根據權利要求1或2所述的諧波齒輪，其特征在于，所述第二壁厚部與所述圓筒的連接處為圓弧過渡結構，且R外>Ri*i+t，其中，R外為外側圓弧的半徑，R內為內側圓弧半徑，t為所述圓筒的壁厚。5.根據權利要求1或2所述的諧波齒輪，其特征在于，所述第一壁厚部與所述第二壁厚部的連接處的減薄結構為漸縮型結構，所述漸縮型結構的厚度自所述第二壁厚部向所述第一壁厚部線性減小。6.根據權利要求1或2所述的諧波齒輪，其特征在于，所述圓筒靠近所述外齒的側壁處的減薄結構的為漸縮型結構，所述漸縮型結構的厚度自所述圓筒至所述外齒線性減小。7.—種諧波減速器，其特征在于，包括權利要求1-6任一項所述的諧波齒輪。
【文檔編號】F16H1/32GK205689717SQ201620587768
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月16日 公開號201620587768.8, CN 201620587768, CN 205689717 U, CN 205689717U, CN-U-205689717, CN201620587768, CN201620587768.8, CN205689717 U, CN205689717U
【發明人】吳文
【申請人】南通慧幸智能科技有限公司