[发明专利]扁平型波动齿轮装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种装备有带外齿的环形柔性齿轮的扁平型波动齿轮(wavegear)装置，具体来说，涉及一种提高齿根强度的改进技术，目的在于提高扁平型波动齿轮装置的承载能力。

背景技术

波动齿轮装置装备有刚性内齿轮、设置在刚性内齿轮内的柔性外齿轮、以及波发生器，波发生器将柔性外齿轮弯曲成椭圆形，并致使它部分地与刚性内齿轮啮合。当波发生器通过电动机或类似装置转动时，两个齿轮的啮合位置在圆周方向上移动，在两个齿轮之间产生减速的相对转动，该减速对应于两个齿轮齿数之差。通过固定一个齿轮使它不能转动，就能够从另一齿轮将减速的转动输出和传递到载荷侧。

根据柔性外齿轮的形状，波动齿轮装置可分类为扁平型、杯型和大礼帽型。如图6所示，扁平型波动齿轮装置1具有两个平行同轴设置的环形刚性内齿轮2和3、设置在刚性内齿轮2和3内的环形柔性外齿轮4，以及波发生器5，其用来将柔性外齿轮4弯曲成椭圆形以便部分地将其与刚性内齿轮2和3啮合，并用来圆周向地移动啮合位置。

这里，固定的刚性内齿轮2具有与柔性外齿轮4相同的齿数，而另一刚性内齿轮3具有的齿数比柔性外齿轮4的齿数多2n(n是正整数)。或者，弯曲的刚性内齿轮2具有的齿数比柔性外齿轮4的齿数多2n，而另一刚性内齿轮3具有与柔性外齿轮4相同的齿数。

波发生器5的转动产生刚性内齿轮3和柔性外齿轮4之间的相对转动，该相对转动远小于波发生器5的转动，该减小的转动从刚性内齿轮3输出到输出侧。

这样构造的扁平型波动齿轮装置的设计比杯型或大礼帽型的波动齿轮装置更为紧凑和简单。例如，专利参考文献1、2和3分别揭示了扁平型、杯型和大礼帽型的波动齿轮装置。

[专利文献1]JP05-172195A

[专利文献2]JP08-166052A

[专利文献3]JP02-912382A

与诸如杯型和大礼帽型的其它类型相比，扁平型波动齿轮装置由于其承载能力小而使其实用性受到限制。

由于插入其中的波发生器的椭圆形使柔性外齿轮椭圆形地变形，柔性外齿轮在与刚性内齿轮的啮合中传递载荷。因此，为了提高承载能力，必须提高齿根强度。确定齿根强度的一个重要因素是柔性外齿轮的轮缘厚度。然而，以前还尚未有有关扁平型波动齿轮装置的柔性外齿轮轮缘厚度设计优化的研究。

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的是着力优化柔性外齿轮轮缘厚度的设计以大大地提高扁平型波动齿轮装置的承载能力。

通过椭圆形的波发生器产生弯曲变形以及由于扭矩载荷产生的拉伸变形，以及通过对柔性外齿轮材料设定合适的硬度，获得所生产柔性外齿轮的优化的轮缘厚度，由此，本发明人能够使其比先前的柔性外齿轮的齿根疲劳强度大两倍。

这就是说，根据本发明，提供了一种扁平型波动齿轮装置，该装置具有环形刚性内齿轮、设置在刚性内齿轮内的环形柔性外齿轮，以及波发生器，其用来将柔性外齿轮弯曲成椭圆形以使它部分地与刚性内齿轮啮合，并用来圆周向地移动齿轮的啮合位置，其特征在于：

当d是在弯曲成椭圆形的柔性外齿轮的轮缘中性圆的主轴位置处的径向弯曲量，以及

t是柔性外齿轮的轮缘厚度时，那么，当波动齿轮装置的减速比R小于80时，

(0.5237Ln(R)-1.32)d≤t≤(0.8728Ln(R)-2.2)d

以及当波动齿轮装置的减速比R等于80或以上时，

(1.5499Ln(R)-5.8099)d≤t≤(2.5832Ln(R)-9.6832)d。

本发明的特征还在于，柔性外齿轮的材料硬度HRC的值在40-50范围之内。

根据本发明，通过优化经受弯曲变形和拉伸变形的扁平型波动齿轮装置的柔性外齿轮的轮缘厚度，能够提高齿根强度。还能够通过优化柔性外齿轮的轮缘厚度和优化柔性外齿轮材料的硬度，大大地提高齿根强度。其结果，根据本发明，能够实现具有比以前高得多的承载能力的扁平型波动齿轮装置。

附图说明

图1是示出扁平型波动齿轮装置的轮缘厚度的示意图。

图2是示出轮缘厚度与径向弯曲量之比相对于减速比之间关系的曲线图。

图3是示出弯曲应力和拉伸应力相对于轮缘厚度之间关系的曲线图。

图4是示出疲劳限值载荷扭矩和相对于轮缘厚度关系的曲线图。

图5是示出弯曲次数和齿根疲劳限值载荷扭矩之间关系的曲线图。

图6是扁平型波动齿轮装置的总截面图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的细节。