CN108488352A - 一种无筒型谐波减速器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械工程设计领域，具体涉及一种无筒型谐波减速器，克服了现有谐波减速器轴向尺寸过大，柔轮寿命较短以及柔轮轮齿部分与波发生器存在贴合夹角的缺点，包括无筒型柔轮、主输出轴、主轴承座、刚轮和波发生器，无筒型柔轮包括柔轮轮齿部分、柔轮底部圆台、柔轮底部薄壁和若干个半圆环形弧，半圆环形弧设置在柔轮轮齿部分与柔轮底部薄壁间，柔轮底部圆台连接有主输出轴，主输出轴中部为阶梯轴，阶梯轴与主输出轴轴承连接，主输出轴轴承设置在主轴承座内，主轴承座左端设有轴承挡圈，主轴承座右端面和刚轮连接，主轴承座和刚轮间设置有密封环。本发明从根本上降低了谐波减速器的轴向尺寸，能够更好地适应现代机器人的发展需求。

Description

一种无筒型谐波减速器
技术领域
本发明属于机械工程设计领域，具体涉及一种无筒型谐波减速器。
背景技术
谐波齿轮传动是五十年代后期随着航天技术发展而出现的一种新型传动。它与一般齿轮传动相比，具有传动比大、体积小、重量轻、精度高、噪音小等优点。此外，它还具有通过密封壳体传递运动和动力的功能，这一特点是现有一切机械传动所无法与之相比拟的。谐波齿轮传动一问世，就被应用于火箭展示它的显著优越性。目前，已在军用和民用工业上获得了广泛的应用。因此，谐波齿轮传动是一种生命力强，发展前途十分宽广的机械传动。但是谐波减速器也有其缺点，如寿命较短，减速比下限高，轴向尺寸较长。这些缺点很大程度上影响了现代机器人的发展。机器人和航空航天对减速器体积更小、质量更轻的实际应用需求使谐波减速器向更短的轴向尺寸发展，短筒柔轮谐波减速器已成为当今谐波减速器技术的发展趋势。
可见，通过减少柔轮筒长以降低其轴向尺寸对谐波减速器的发展有着至关重要的作用。是否能发明一种无筒型的谐波减速器具有划时代的意义。
发明内容
本发明为了克服现有谐波减速器轴向尺寸过大，柔轮寿命较短以及柔轮轮齿部分与波发生器存在贴合夹角的缺点，提供了一种无筒型谐波减速器。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种无筒型谐波减速器，包括无筒型柔轮、主输出轴、主轴承座、刚轮和波发生器，无筒型柔轮包括柔轮轮齿部分、柔轮底部圆台、柔轮底部薄壁和若干个半圆环形弧，半圆环形弧设置在柔轮轮齿部分与柔轮底部薄壁间，柔轮底部圆台连接有主输出轴，主输出轴中部为阶梯轴，阶梯轴与主输出轴轴承连接，主输出轴轴承设置在主轴承座内，主轴承座左端设有轴承挡圈，主轴承座右端面和刚轮连接，主轴承座和刚轮间设置有密封环。
过渡圆弧包括圆弧一、圆弧二和圆弧三，圆弧一设置在柔轮轮齿部分与半圆环形弧间，圆弧二设置在半圆环形弧与柔轮底部薄壁间，圆弧三设置在柔轮底部薄壁与柔轮底部圆台间。
半圆环形弧为半圆环形弧一或者为半圆环形弧一与半圆环形弧二的组合结构。
半圆环形弧为半圆环形弧一与半圆环形弧二的组合结构时，无筒型柔轮包括轮齿部分、半圆环形弧一、底部薄壁、半圆环形弧二、四分之一圆环形弧、底部圆台、圆弧一和圆弧三；其中，柔轮轮齿部分与半圆环形弧一间连接有圆弧一，半圆环形弧一和半圆环形弧二为两个相切半圆弧，四分之一圆环形弧与柔轮底部圆台间设置有圆弧三，半圆环形弧二和四分之一圆环形弧通过底部薄壁过渡连接。
波发生器包括波发生器凸轮部分、波发生器轴承和波发生器端盖，波发生器端盖与刚轮螺栓连接。
柔轮底部圆台上设置有六个圆台螺纹孔，柔轮底部圆台通过圆台螺纹孔和螺栓配合连接有主输出轴，主输出轴的右端面与半圆环形弧相切，主输出轴的左端面设置有六个带螺纹的沉头孔。
本发明相比现有技术具有的有益效果是：
本发明没有轴向的筒部设计，突破了传统谐波减速器由于轴向尺寸较大，带来的传动比下限高等技术难点，通过多圆弧的设计，提高了柔轮的柔性，大大减小了柔轮齿部与波发生器的贴合夹角，增大了柔轮的变形量，有效改善了柔轮的应力集中现象。主轴承座为轴承端盖与轴承座一体化的设计，减小了整体谐波减速器的轴向尺寸。本发明无筒形谐波减速器与现有谐波减速器设计相比，寿命更长，结构更紧凑，体积更小，重量更轻，从而更好地适应现代机器人的发展需求。
附图说明
图1为本发明无筒型谐波减速器实施例一的侧面剖视示意图；
图2为图1中柔轮的局部示意图；
图3为图2的局部放大示意图；
图4为本发明无筒型谐波减速器实施例二的侧面剖视示意图；
图5为图4中柔轮的局部示意图；
图6为图5的局部放大示意图；
图7为本发明无筒型谐波减速器的结构示意左视图。
图中：1-波发生器凸轮部分，2-波发生器端盖，3-波发生器轴承，4-柔轮轮齿部分，5-半圆环形弧一，6-柔轮底部薄壁，7-柔轮底部圆台，8-圆弧一，9-圆弧二，10-圆弧三，11-圆台螺纹孔，12-阶梯轴，13-主输出轴轴承，14-带螺纹的沉头孔，15-主输出轴螺纹孔，16-密封环，17-无筒型柔轮，18-主输出轴，19-主轴承座，20-刚轮，21-波发生器，22-主输出轴凹槽，23-半圆环形弧二，24-四分之一圆环形弧。
具体实施方式
参照图1～图7对本发明进行进一步阐述，一种无筒型谐波减速器，包括无筒型柔轮17、主输出轴18、主轴承座19、刚轮20和波发生器21，无筒型柔轮17包括柔轮轮齿部分4、柔轮底部圆台7、柔轮底部薄壁6和若干个半圆环形弧，半圆环形弧设置在柔轮轮齿部分4与柔轮底部薄壁6间，柔轮底部圆台7连接有主输出轴18，主输出轴18中部为阶梯轴12，阶梯轴12与主输出轴轴承13连接，主输出轴轴承13设置在主轴承座19内，主轴承座19左端设有轴承挡圈，主轴承座19右端面和刚轮20连接，主轴承座19和刚轮20间设置有密封环16。
过渡圆弧包括圆弧一8、圆弧二9和圆弧三10，圆弧一8设置在柔轮轮齿部分4与半圆环形弧间，圆弧二9设置在半圆环形弧与柔轮底部薄壁6间，圆弧三10设置在柔轮底部薄壁6与柔轮底部圆台7间。
半圆环形弧为半圆环形弧一5或者为半圆环形弧一5与半圆环形弧二23的组合结构。
半圆环形弧为半圆环形弧一5与半圆环形弧二23的组合结构时，无筒型柔轮17包括轮齿部分4、半圆环形弧一5、底部薄壁6、半圆环形弧二23、四分之一圆环形弧24、底部圆台7、圆弧一8和圆弧三10；其中，柔轮轮齿部分4与半圆环形弧一5间连接有圆弧一8，半圆环形弧一5和半圆环形弧二23为两个相切半圆弧，四分之一圆环形弧24与柔轮底部圆台7间设置有圆弧三10，半圆环形弧二23和四分之一圆环形弧24通过底部薄壁6过渡连接。
柔轮底部圆台7上设置有六个圆台螺纹孔11，柔轮底部圆台7通过圆台螺纹孔11和螺栓配合连接有主输出轴18，主输出轴18的右端面与半圆环形弧5相切，主输出轴18的左端面设置有六个带螺纹的沉头孔14。
实施例一：
如图1所示，一种无筒型谐波减速器，包括无筒型柔轮17、主输出轴18、主轴承座19、刚轮20和波发生器21。波发生器21包括波发生器凸轮部分1、波发生器轴承3和波发生器端盖2，波发生器端盖2与刚轮20螺栓连接。无筒型柔轮17包括柔轮轮齿部分4、半圆环形弧一5、柔轮底部薄壁6、柔轮底部圆台7、圆弧一8、圆弧二9和圆弧三10。其中，无筒型柔轮轮齿部分4到半圆环形弧一5通过圆弧一8过渡，半圆环形弧一5到柔轮底部薄壁6通过圆弧二9过渡，柔轮底部薄壁6到柔轮底部圆台7通过圆弧三10过渡。柔轮底部圆台7上有六个圆台螺纹孔11。主输出轴18包括阶梯轴12、六个带螺纹的沉头孔14、八个主输出轴螺纹孔15以及主输出轴凹槽22。主输出轴18与无筒型柔轮17通过内六角螺栓连接，主轴承座19和刚轮20用螺栓连接，主轴承座19和刚轮20之间设置有密封环16。
安装时如图1所示，从右向左安装，先将主输出轴轴承13装入主轴承座19，再将主输出轴18装入，将柔轮底部圆台7配合至主输出轴凹槽22，进一步用内六角螺栓将带螺纹的沉头孔14与柔轮底部圆台7固定连接；并将刚轮20与主轴承座19连接，用密封环16密封，最后将谐波减速器端盖2与刚轮用螺栓连接即可。
实施例二：
如图4所示，一种无筒型谐波减速器，包括无筒型柔轮17、主输出轴18、主轴承座19、刚轮20和波发生器21。波发生器21包括波发生器凸轮部分1、波发生器轴承3和波发生器端盖2。无筒型柔轮17包括柔轮轮齿部分4、半圆环形弧一5、柔轮底部薄壁6、半圆环形弧二23、四分之一圆环形弧24、柔轮底部圆台7、圆弧一8和圆弧三10。其中，无筒型柔轮轮齿部分4到半圆环形弧一5通过圆弧一8过渡，半圆环形弧一5和半圆环形弧二23为两个相切半圆弧，二者首尾相接且开口反向设置。半圆环形弧二23和四分之一圆环形弧24通过柔轮底部薄壁6过渡，四分之一圆环形弧24到柔轮底部圆台7通过圆弧三10过渡。柔轮底部圆台7上有六个螺纹孔11，主输出轴18包括阶梯轴12、六个带螺纹的沉头孔14、八个主输出轴螺纹孔15、主输出轴凹槽22。主输出轴18与无筒型柔轮17通过内六角螺栓连接，主轴承座19和刚轮20用螺栓连接，主轴承座19和刚轮20之间用密封环16密封。
安装时如图4所示，从右向左安装，先将主输出轴轴承13装入主轴承座19，再将主输出轴18装入，将柔轮底部圆台7配合至主输出轴凹槽22，进一步用内六角螺栓连接带螺纹的沉头孔14与柔轮底部圆台7。将刚轮20与主轴承座19连接，用密封环16密封，将波发生器端盖2与刚轮20用螺栓连接。
本发明从根本上降低了谐波减速器的轴向尺寸，且通过多圆弧的设计提高了谐波减速器的寿命，简化了现有谐波减速器结构。本发明所述的无筒型谐波减速器让谐波减速器的使用范围更广，具有划时代的意义。

Claims (6)

1.一种无筒型谐波减速器，其特征在于：包括无筒型柔轮（17）、主输出轴（18）、主轴承座（19）、刚轮（20）和波发生器（21），无筒型柔轮（17）包括柔轮轮齿部分（4）、柔轮底部圆台（7）、柔轮底部薄壁（6）和若干个半圆环形弧，半圆环形弧设置在柔轮轮齿部分（4）与柔轮底部薄壁（6）间，柔轮底部圆台（7）连接有主输出轴（18），主输出轴（18）中部为阶梯轴（12），阶梯轴（12）与主输出轴轴承（13）连接，主输出轴轴承（13）设置在主轴承座（19）内，主轴承座（19）左端设有轴承挡圈，主轴承座（19）右端面和刚轮（20）连接，主轴承座（19）和刚轮（20）间设置有密封环（16）。
2.根据权利要求1所述的一种无筒型谐波减速器，其特征在于：过渡圆弧包括圆弧一（8）、圆弧二（9）和圆弧三（10），圆弧一（8）设置在柔轮轮齿部分（4）与半圆环形弧间，圆弧二（9）设置在半圆环形弧与柔轮底部薄壁（6）间，圆弧三（10）设置在柔轮底部薄壁（6）与柔轮底部圆台（7）间。
3.根据权利要求2所述的一种无筒型谐波减速器，其特征在于：半圆环形弧为半圆环形弧一（5）或者为半圆环形弧一（5）与半圆环形弧二（23）的组合结构。
4.根据权利要求1或3所述的一种无筒型谐波减速器，其特征在于：半圆环形弧为半圆环形弧一（5）与半圆环形弧二（23）的组合结构时，无筒型柔轮（17）包括轮齿部分（4）、半圆环形弧一（5）、底部薄壁（6）、半圆环形弧二（23）、四分之一圆环形弧（24）、底部圆台（7）、圆弧一（8）和圆弧三（10）；其中，柔轮轮齿部分（4）与半圆环形弧一（5）间连接有圆弧一（8），半圆环形弧一（5）和半圆环形弧二（23）为两个相切半圆弧，四分之一圆环形弧（24）与柔轮底部圆台（7）间设置有圆弧三（10），半圆环形弧二（23）和四分之一圆环形弧（24）通过底部薄壁（6）过渡连接。
5.根据权利要求1所述的一种无筒型谐波减速器，其特征在于：波发生器（21）包括波发生器凸轮部分（1）、波发生器轴承（3）和波发生器端盖（2），波发生器端盖（2）与刚轮（20）螺栓连接。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种无筒型谐波减速器，其特征在于：柔轮底部圆台（7）上设置有六个圆台螺纹孔（11），柔轮底部圆台（7）通过圆台螺纹孔（11）和螺栓配合连接有主输出轴（18），主输出轴（18）的右端面与半圆环形弧（5）相切，主输出轴（18）的左端面设置有六个带螺纹的沉头孔（14）。
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