CN218494144U - 刚轮及具有其的谐波减速器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种刚轮及具有其的谐波减速器，所述刚轮，用于谐波减速器，包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮通过第一紧固件固定，第一齿轮和第二齿轮之间设有调节组件，第一齿轮的厚度大于第二齿轮的厚度，第一齿轮上设有第一固定槽，调节组件嵌于第一固定槽中，调节组件分别连接第一齿轮和第二齿轮以允许第二齿轮相对第一齿轮转动。根据本实用新型的刚轮，在与柔轮啮合时，能够消除轮齿侧隙，提高刚轮和柔轮组合的齿轮副的啮合传动效率，同时能够减少齿轮副的磨损，提高刚轮和柔轮的使用寿命，进而提高谐波减速器的整机使用寿命。

Description

刚轮及具有其的谐波减速器

技术领域

本申请涉及谐波减速器技术领域，尤其涉及一种刚轮及具有其的谐波减速器。

背景技术

谐波减速器属于精密传动装置广泛应用于工业机器人的关节模组，该装置是由波动变形原理发展而来的。谐波减速器通常由三大构件组，即柔轮、刚轮和波发生器；其中柔轮为弹性构件在波发生器的作用下产生周期性弹性变形，该变形使柔轮齿和刚轮齿进行啮合，从而实现运动和扭矩的传递。在谐波传动中，利用刚轮齿与柔轮齿啮合，实现降低转速、增大扭矩的功能；核心传动零件-齿轮在加工、制造、装配过程中存在不可避免的误差，导致齿轮组在啮合运动过程中轮齿侧隙过大；在谐波传动的转速激励下，齿轮侧隙的存在会造成齿间冲击，容易使齿轮磨损、增大噪音；影响齿轮对传动效率及使用寿命，进而影响谐波减速器整机性能和使用寿命。

关于谐波传动消齿隙机构设计，该领域研究者提出不同设计方案，专利CN107559386 A提出一种双减速器相互消隙无回差装置，利用两个减速器的输出端与输入端的消隙齿轮，形成两个消隙机构，消隙机构与两个减速器相互配合达到消隙的目的；该设计方案结构复杂、体积较大，利用多对齿轮对啮合进行消隙；齿轮仍存在侧隙，无法提高齿轮对传动效率及使用寿命。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种刚轮，所述刚轮在与柔轮啮合时，能够消除轮齿侧隙，提高刚轮和柔轮组合的齿轮副的啮合传动效率，由于柔轮受到波发生器的挤压，筒体及柔轮的轮齿会发生不同程度的变形，从而使得轮齿间的啮合面积减小，当第一齿轮和第二齿轮装配在一起时，会使齿槽宽变小，能够避免齿轮干涉，减少齿轮副的磨损，提高刚轮和柔轮的使用寿命。

本实用新型还提出了一种谐波减速器，包括上述的刚轮。

根据本实用新型的刚轮，用于谐波减速器，包括第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮通过第一紧固件固定，第一齿轮和第二齿轮之间设有调节组件，第一齿轮的厚度大于第二齿轮的厚度，第一齿轮上设有第一固定槽，调节组件嵌于第一固定槽中，调节组件分别连接第一齿轮和第二齿轮以允许第二齿轮相对第一齿轮转动。

根据本实用新型的刚轮，在与柔轮啮合时，能够消除轮齿侧隙，提高刚轮和柔轮组合的齿轮副的啮合传动效率，同时能够减少齿轮副的磨损，提高刚轮和柔轮的使用寿命，进而提高谐波减速器的整机使用寿命。

根据本实用新型的刚轮，调节组件包括弹性件，弹性件卡设于第一固定槽中，弹性件为具有开口的环状结构，弹性件包括本体和位于本体两端的连接部，两个连接部分别与第一齿轮和第二齿轮连接。

可选地，本体的宽度由中部朝向连接部处逐渐减小，和/或弹性件的厚度小于第一固定槽的深度。

可选地，弹性件包括限定出外轮廓的第一圆弧段和限定出内轮廓的第二圆弧段，第一圆弧段和第二圆弧段偏心设置，第一圆弧段对应的半径大于第二圆弧段对应的半径。

可选地，连接部上设有装配孔，两个装配孔的圆心与第二圆弧段的圆心连线的夹角为ɑ，ɑ满足：60°<ɑ<90°。

可选地，第二圆弧段的圆心位于第一齿轮的分度圆轴线上。

可选地，第一齿轮上设有第一固定槽，第二齿轮朝向第一齿轮的一侧设有第二固定槽，第二固定槽与第一固定槽间隔，第一固定槽环绕第二固定槽设置，第二固定槽构造为环形结构，第二固定槽内嵌设有第一密封圈。

可选地，第一齿轮和第二齿轮中的一个上设有凸柱，另一个上设有限位槽，凸柱嵌设于限位槽中。

可选地，凸柱为两个，限位槽为两个，两个凸柱位于同一分度圆上且分别位于该分度圆的直径的两端。

可选地，其中的一个凸柱位于两个连接部之间。

根据本实用新型的谐波减速器，包括：柔轮；波发生器，波发生器卡设于柔轮内；如上述的刚轮，刚轮套设于柔轮外且与柔轮啮合。

根据本实用新型的谐波减速器，刚轮与柔轮啮合时，能够消除轮齿侧隙，提高刚轮和柔轮组合的齿轮副的啮合传动效率，同时能够减少齿轮副的磨损，提高刚轮和柔轮的使用寿命，进而提高谐波减速器的整机使用寿命。

根据本实用新型的谐波减速器，谐波减速器还包括刚性轴承，刚轮和柔轮分别固定于刚性轴承的相对的两侧，刚轮包括第一齿轮和第二齿轮，第二齿轮位于第一齿轮和刚性轴承之间。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本实用新型实施例的谐波减速器的剖视图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为根据本实用新型实施例的刚轮的立体图；

图4为根据本实用新型实施例的刚轮的***图；

图5为根据本实用新型实施例的刚轮的第二齿轮的主视图；

图6为根据本实用新型实施例的刚轮的第一齿轮的主视图；

图7为根据本实用新型实施例的刚轮的弹性件的主视图。

附图标记：

谐波减速器100，刚轮1，刚性轴承2，柔轮3，波发生器4，第一紧固件5，第四紧固件6，第二齿轮101，第二定位孔1011，第二固定槽1012，限位槽1013，第一齿轮102，第一定位孔1021，第一固定槽1022，弹性件103，装配孔1031，第一圆弧段1033，第二圆弧段1034，第三紧固件104，第二紧固件105，第一密封圈106，第二密封圈107，凸柱108。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，谐波减速器100包括刚轮1、柔轮3以及波发生器4。在未装配前，柔轮3及其内孔呈圆形，当波发生器4装入柔轮3的内孔后，由于波发生器4的长轴长度略大于柔轮3的内孔直径，柔轮3的内孔受挤压变成椭圆形，迫使柔轮3在波发生器4的作用下，在长轴方向与固定的刚轮1完全啮合，在短轴方向完全脱开，其余各处的齿视柔轮3回转位置的不同，或者处于啮入状态，或者处于啮出状态。由于刚轮1固定，波发生器4逆时针转动时，柔轮3作顺时针转动。当波发生器4连续回转时，柔轮3长轴和短轴及啮入、啮出的位置随之不断变化，柔轮3齿由啮入转向啮出，又啮合转向啮出，由啮出转向脱开，如此，啮入、啮合、啮出、脱开、啮入、啮合......循环往复，迫使柔轮3连续转动。

下面结合附图描述应用于谐波减速器100中的刚轮1。

如图2-图4以及图6所示，根据本实用新型实施例的刚轮1，包括第一齿轮102和第二齿轮101，第一齿轮102和第二齿轮101通过第一紧固件5固定，第一齿轮102和第二齿轮101之间设有调节组件，第一齿轮102的厚度大于第二齿轮101的厚度，第一齿轮102上设有第一固定槽1022，调节组件嵌于第一固定槽1022中，调节组件分别连接第一齿轮102和第二齿轮101以允许第二齿轮101相对第一齿轮102转动。

展开来说，第一齿轮102上设有多个第一轮齿，第二齿轮101上设有多个第二轮齿，第一齿轮102的厚度大于第二齿轮101的厚度，第一齿轮102和第二齿轮101的分度圆轴线重合，第一轮齿和第二轮齿的参数均相同(此处的相同是指在制造误差范围内相同)。第一齿轮102和第二齿轮101通过第一紧固件5固定，第一紧固件5与第一齿轮102以及第二齿轮101装配存在装配间隙，由于调节组件嵌设于第一齿轮102上，通过调节组件的调节作用，在刚轮1转动时，装配间隙允许第二齿轮101可以相对于第一齿轮102转动产生，第二齿轮101相对于第一齿轮102产生角相位移，柔轮3上设有多个轮齿，在刚轮1应用于谐波减速器100中时，第一齿轮102作为主齿轮，第二齿轮101作为副齿轮，第一轮齿和第二轮齿同时与柔轮3的轮齿啮合，第一齿轮102、第二齿轮101的齿槽宽相同，当第一齿轮102、第二齿轮101装配在一起时，会使齿槽宽变小，以至于与柔轮3装配之后，在第一轮齿、第二轮齿以及第三轮轮啮合时能够消除齿轮间隙。

由此，通过设置第二轮齿能够抵消第一轮齿与柔轮3的轮齿之间的齿侧间隙，从而提高刚轮1和柔轮3的啮合传动效率。

在一些实施例中，第一齿轮102的厚度t₁与第二齿轮101的厚度t₂的关系为t₁＝3/2t₂，需要说明的是，这个比例关系是指在制造误差允许的范围内第一齿轮102的厚度和第二齿轮101的厚度具有的比例关系。如此，能够在于柔轮3啮合时，第一齿轮102和第二齿轮101配合消除轮齿侧隙的效果较好，但本申请不作限制。

根据本实用新型实施例的刚轮1，在与柔轮3啮合时，能够消除轮齿侧隙，提高刚轮1和柔轮3组合的齿轮副的啮合传动效率，同时能够避免啮合干涉，减少齿轮副的磨损，提高刚轮1和柔轮3的使用寿命，进而提高谐波减速器100的整机使用寿命。

如图7所示，根据本实用新型实施例的刚轮1，调节组件包括弹性件103，弹性件103卡设于第一固定槽1022中，弹性件103为具有开口的环状结构，弹性件103包括本体和位于本体两端的连接部，两个连接部分别与第一齿轮102和第二齿轮101连接。两个连接部用于限定弹性件103安装的相对位置，两个连接部与本体一体成型，弹性件103的内环可以是具有开口的圆环形或者是椭圆环形。

如图4所示，调节组件还包括第二紧固件105和第三紧固件104，第二紧固件105将弹性件103的一个连接部与第一齿轮102连接，第三紧固件104将弹性件103的另一个连接部与第二齿轮101连接。其中，第二紧固件105可以是销钉、螺栓等，本申请不作限制。第三紧固件104可以是销钉、螺栓等，本申请不作限制。

如图4-图7所示，连接部上设有装配孔1031，第一齿轮102上设有第一定位孔1021，第二齿轮101上设有第二定位孔1011，第二紧固件105穿设于第一定位孔1021和一个装配孔1031中，第三紧固件104穿设于第二定位孔1011和一个装配孔1031中，从而实现一个连接部与第一齿轮102的连接，另一个连接部与第二齿轮101的连接。

在一些实施例中，本体的宽度由中部朝向连接部处逐渐减小，如此设置使得本体在保持大体结构稳定的同时，能够使得本体靠近连接部的位置更易被压缩，从而使第二齿轮101能够相对于第一齿轮102转动，产生角相位移。

在一些实施例中，弹性件103的厚度小于第一固定槽1022的深度，这样在第一齿轮102和第二齿轮101安装时，第一齿轮102和第二齿轮101能够抵接，防止第一轮齿和第二轮齿在轴向方向产生间隙，保障第一齿轮102、第二齿轮101以及柔轮3间的啮合安装配合度，避免碰撞振动的产生、降低噪音。

如图7所示，在一些实施例中，弹性件103包括限定出外轮廓的第一圆弧段1033和限定出内轮廓的第二圆弧段1034，第一圆弧段1033和第二圆弧段1034偏心设置，第一圆弧段1033对应的半径大于第二圆弧段1034对应的半径。

其中，第一圆弧段1033对应的圆心O₁与第二圆弧段1034对应的圆心O₂之间的距离L满足：3mm≦L≦5mm。例如，L可以是3mm、3.5mm、4mm、4.5mm以及5mm等。

如图7所示，在一些实施例中，连接部上设有装配孔1031，两个装配孔1031的圆心O₃与第二圆弧段1034的圆心O₂连线的夹角为ɑ，ɑ满足：60°<ɑ<90°。例如，ɑ可以是65°、70°、75°、80°以及85°等。ɑ太小会使得第二轮齿与第一轮齿的错齿无法抵消轮齿侧隙，ɑ太大会使得第二轮齿与第一轮齿的错齿太多从而与柔轮3的轮齿发生卡滞，因此需要设置合适的ɑ的大小。

在一些实施例中，第二圆弧段1034的圆心O₂位于第一齿轮102的分度圆轴线上，第一齿轮102的分度圆轴线以及第二齿轮101的分度圆轴线共线，也就是说第二圆弧段1034的圆心O₂位于第一齿轮102的分度圆轴线以及第二齿轮101的分度圆轴线上，如此能够方便在加工时，简化对第一齿轮102上的装配孔1031以及第二齿轮101上的装配孔1031的定位。

如图2和图6所示，在一些实施例中，第一齿轮102上设有第一固定槽1022，第二齿轮101朝向第一齿轮102的一侧设有第二固定槽1012，第二固定槽1012与第一固定槽1022间隔，第一固定槽1022环绕第二固定槽1012设置，第二固定槽1012构造为环形结构，第二固定槽1012内嵌设有第一密封圈106。第一密封圈106抵于第一齿轮102和第二齿轮101之间，使得第一齿轮102和第二齿轮101之间具有良好的密封性能，同时能够保障第一齿轮102、第二齿轮101以及柔轮3间的啮合安装配合度，避免碰撞振动的产生、出现润滑脂泄露以及降低噪音。

其中，第二固定槽1012构造为圆环形结构，相应地第一密封圈106也构造为与第二固定槽1012相匹配的圆环形状。

如图5和图6所示，在一些实施例中，第一齿轮102和第二齿轮101中的一个上设有凸柱108，另一个上设有限位槽1013，凸柱108嵌设于限位槽1013中，如此通过凸柱108和限位槽1013的配合，能够对第一齿轮102和第二齿轮101进行预定位，从而使得第一齿轮102的第一轮齿与第二齿轮101的第二轮齿对齐，防止错齿太多无法与柔轮3的第三齿轮啮合，以至于达不到消除齿隙效果。

如图5和图6所示，在一些实施例中，凸柱108为两个，限位槽1013为两个，两个凸柱108位于同一分度圆上且分别位于该分度圆的直径的两端。也就是说，凸柱108最多设置两个，由于凸柱108会间隔分布，当凸柱108的数量多于两个时，第一齿轮102和第二齿轮101会被固定，第二齿轮101无法相对于第一齿轮102产生角相位移。两个凸柱108位于同一分度圆上，能够简化第一齿轮102和第二齿轮101的安装对齐步骤，无需特意将某个凸柱108与某个限位槽1013对齐。两个凸柱108分别位于该分度圆的某一直径的两端，能够简化加工时的定位，从而简化加工工时，降低生产制造成本。

需要说明的是，限位槽1013可以是通孔，也可以是一端封闭的盲孔，本申请不作限制。

在一些实施例中，其中的一个凸柱108位于两个连接部之间，由于两个装配孔1031其中的一个设于第一齿轮102上，另一个设于第二齿轮101上，由于齿轮(第一齿轮102和第二齿轮101)的结构特性，在安装时需要对相应的装配孔1031进行找准对齐，这样在安装第一齿轮102和第二齿轮101时，只需要将旁边设有装配孔1031的凸台与旁边设有装配孔1031的限位槽1013对准，即可实现两个装配孔1031的定位安装，起到了防呆的作用，简化了安装过程。

在一些实施例中，凸柱108分别与两侧的装配孔1031的距离相等，这样能够简化加工定位。

可以理解的是，凸柱108与装配孔1031位于不同的分度圆上(涉及到分度圆的说明均指相应的部件的中心轴线与分度圆的关系)。

如图1所示，根据本实用新型的谐波减速器100，包括：柔轮3；波发生器4，波发生器4卡设于柔轮3内；如上述的刚轮1，刚轮1套设于柔轮3外且与柔轮3啮合。

如图2所示，根据本实用新型实施例的谐波减速器100，谐波减速器100还包括刚性轴承2，刚轮1和柔轮3分别固定于刚性轴承2的相对的两侧，刚轮1包括第一齿轮102和第二齿轮101，第二齿轮101位于第一齿轮102和刚性轴承2之间。

刚轮1可以通过第一紧固件5固定于刚性轴承2的一侧，柔轮3通过第二紧固件105固定于刚性轴承2的另一侧。第二齿轮101位于第一齿轮102和刚性轴承2之间，第二齿轮101朝向刚性轴承2的一侧设有第三固定槽，第三固定槽中设有第二密封圈107。第二密封圈107抵于第二齿轮101和刚性轴承2之间，使得第二齿轮101和刚性轴承2之间具有良好的密封性能，同时能够保障第二齿轮101以及柔轮3间的啮合安装配合度，避免碰撞振动的产生、降低噪音。另外，将第二齿轮101设有第一齿轮102和刚性轴承2之间还能够起到限制第二齿轮101转动的作用，防止第二齿轮101于第一齿轮102错齿太多，影响与柔轮3的啮合传动。

刚轮1上设有四个均匀分布的第一紧固孔，每个第一紧固件5穿过一个第一紧固孔将刚轮1固定于刚性轴承2的一侧，礼帽型柔轮3的底部端面上设有四个均匀分布的第二紧固孔，每个第四紧固件6穿过一个第二紧固孔将柔轮3固定于刚性轴承2上。

根据本实用新型实施例的谐波减速器100，刚轮1与柔轮3啮合时，能够消除轮齿侧隙，提高刚轮1和柔轮3组合的齿轮副的啮合传动效率，同时能够减少齿轮副的磨损，提高刚轮1和柔轮3的使用寿命，进而提高谐波减速器100的整机使用寿命。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

Claims (12)

1.一种刚轮，用于谐波减速器，其特征在于，包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮通过第一紧固件固定，所述第一齿轮和所述第二齿轮之间设有调节组件，所述第一齿轮的厚度大于所述第二齿轮的厚度，所述第一齿轮上设有第一固定槽，所述调节组件嵌于所述第一固定槽中，所述调节组件分别连接所述第一齿轮和所述第二齿轮以允许所述第二齿轮相对所述第一齿轮转动。

2.根据权利要求1所述的刚轮，其特征在于，所述调节组件包括弹性件，所述弹性件卡设于所述第一固定槽中，所述弹性件为具有开口的环状结构，所述弹性件包括本体和位于所述本体两端的连接部，两个所述连接部分别与所述第一齿轮和所述第二齿轮连接。

3.根据权利要求2所述的刚轮，其特征在于，所述本体的宽度由中部朝向所述连接部处逐渐减小，和/或

所述弹性件的厚度小于所述第一固定槽的深度。

4.根据权利要求3所述的刚轮，其特征在于，所述弹性件包括限定出外轮廓的第一圆弧段和限定出内轮廓的第二圆弧段，所述第一圆弧段和所述第二圆弧段偏心设置，所述第一圆弧段对应的半径大于所述第二圆弧段对应的半径。

5.根据权利要求4所述的刚轮，其特征在于，所述连接部上设有装配孔，两个所述装配孔的圆心与所述第二圆弧段的圆心连线的夹角为ɑ，ɑ满足：60°<ɑ<90°。

6.根据权利要求5所述的刚轮，其特征在于，所述第二圆弧段的圆心位于所述第一齿轮的分度圆轴线上。

7.根据权利要求2所述的刚轮，其特征在于，所述第一齿轮上设有所述第一固定槽，所述第二齿轮朝向所述第一齿轮的一侧设有第二固定槽，所述第二固定槽与所述第一固定槽间隔，所述第一固定槽环绕所述第二固定槽设置，所述第二固定槽构造为环形结构，所述第二固定槽内嵌设有第一密封圈。

8.根据权利要求2所述的刚轮，其特征在于，所述第一齿轮和所述第二齿轮中的一个上设有凸柱，另一个上设有限位槽，所述凸柱嵌设于所述限位槽中。

9.根据权利要求8所述的刚轮，其特征在于，所述凸柱为两个，所述限位槽为两个，两个所述凸柱位于同一分度圆上且分别位于该分度圆的直径的两端。

10.根据权利要求9所述的刚轮，其特征在于，其中的一个所述凸柱位于两个所述连接部之间。

11.一种谐波减速器，其特征在于，包括：

柔轮；

波发生器，所述波发生器卡设于所述柔轮内；

如权利要求1-10任一项所述的刚轮，所述刚轮套设于所述柔轮外且与所述柔轮啮合。

12.根据权利要求11所述的谐波减速器，其特征在于，所述谐波减速器还包括刚性轴承，所述刚轮和所述柔轮分别固定于所述刚性轴承的相对的两侧，所述刚轮包括第一齿轮和第二齿轮，所述第二齿轮位于所述第一齿轮和所述刚性轴承之间。

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