[发明专利]一种柔轮、谐波减速器及机器人关节结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔轮、谐波减速器及机器人关节结构。

背景技术

谐波减速传动是一种依靠柔性齿轮所产生的可控弹性变形来传递运动和力的新型机械传动。如图1和图2所示，其基本构件包括椭圆形的波发生器1，薄壁筒体状的柔轮2和有很好刚性的刚轮3。当波发生器1转动时，迫使柔轮2产生弹性变形，使它的齿与刚轮3齿相互作用，从而实现传动的目的。

柔轮在高频率和高次数的弹性变形中，柔轮筒体极易产生疲劳破坏，一般情况下，裂纹起源于柔轮齿根部分，然后沿轴向延伸，进而呈45°斜向扩展。若柔轮旋转方向不断变化，则裂纹还能呈双向45°扩展这是目前公知的谐波减速传动最为主要的失效形式。

谐波减速传动的固有特点需要和制造的需要，通常先将柔轮制造成薄壁圆筒桶状。当柔轮与波发生器，刚轮组合装配完毕后，柔轮的圆形开口端将会被椭圆形的波发生器迫使变为椭圆形。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，上述现有技术中：由于柔轮的圆形截面圆周长不变，必然使得柔轮变形后椭圆形开口的长轴比原来的圆直径长，而短轴比原来的圆直径短，如图3至图5所示，会直接导致椭圆形开口的长轴端与柔轮的另一端形成凸锥面，而短轴端与柔轮的另一端形成凹锥面，而在椭圆形开口的长轴端正是柔轮齿与刚轮齿啮合区域。由于不可避免的凸锥面和凹锥面的形成，直接导致了柔轮与刚轮的齿面啮合面成了锥面。如图6所示，这将使的柔轮和刚轮的齿啮合面积减少，单位啮合面积承受的压力增大，同时因受力点往齿顶方向偏移，齿根承受的弯矩加大，最终加速齿根的疲劳裂纹的产生。

发明内容

为了解决现有技术中柔轮齿根承受的弯矩加大，最终加速齿根的疲劳裂纹产生的问题，本发明实施例提供了一种柔轮、谐波减速器及机器人关节结构。

本发明实施例提供一种柔轮，包括径向可弯曲的柔轮体、外部齿和固定台，所述柔轮体一端开口，另一端连接用于固定输出轴或输入轴的所述固定台；所述外部齿位于所述柔轮体开口端外缘表面；所述柔轮体和所述固定台之间通过弹性部过渡。

本发明实施例还提供一种谐波减速器，包括：

刚轮、柔轮以及波形发生器，

所述柔轮包括径向可弯曲的柔轮体、外部齿和固定台，所述柔轮体一端开口，另一端连接用于固定输出轴的所述固定台；所述外部齿位于所述柔轮体开口端外缘表面；所述柔轮体和所述固定台之间通过弹性部过渡，

所述波形发生器用来将所述柔轮弯曲成椭圆形使之与所述刚轮啮合。

本发明实施例还提供一种机器人关节结构，包括壳体，电机和上述的谐波减速器，所述电机和所述谐波减速器位于所述壳体内，所述电机与谐波减速器的输入轴相连，驱动所述谐波减速器通过输出轴实现机器人关节转动。

本发明实施例在柔轮的柔轮体和固定台之间增加弹性部，通过弹性部过渡形成的弹性缓冲，可以有效地改善因椭圆形发生器迫使的柔轮柔轮体开口端与另一端形成的凸锥面和凹锥面发生的严重程度，因而能产生很大的承载能力，并且提高柔轮的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中

图1显示了现有技术中一种谐波减速器的主视图；

图2显示了图1的侧面剖视图；

图3显示了谐波减速器工作过程示意图；

图4显示了图1的局部放大图；

图5显示了图1的局部放大图；

图6显示了现有技术谐波减速器中柔轮与刚轮啮合受力示意图；

图7显示了本发明实施例一柔轮结构示意图。

图8显示了本发明实施例二谐波减速器剖视图；

图9显示了图8局部放大图；

图10显示了本发明实施例二谐波减速器中柔轮与刚轮啮合受力示意图；

图11显示了本发明实施例三柔轮结构示意图。

图12显示了本发明实施例四谐波减速器剖视图；

图13显示了图12局部放大图；

图14显示了本发明实施例四谐波减速器中柔轮与刚轮啮合受力示意图。

具体实施方式