[发明专利]波发生器外置式新型谐波齿轮传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及谐波传动技术领域，特别是涉及一种波发生器外置式新型谐波齿轮传动装置。

背景技术

谐波减速器是一种利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器，由于其承载能力高，传动比大，体积小、重量轻、传动平稳且传动精度高等这些独特优点，使得谐波减速器广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业。目前，现有谐波齿轮传动装置如图3、4所示，由刚轮、柔轮、波发生器，三大部件组成，波发生器由椭圆形轮廓的刚性凸轮和镶嵌在刚性凸轮外圈上的柔性轴承组成，且波发生器位于柔轮内部，刚轮为内齿轮，柔轮为外齿轮。

目前谐波减速器的波发生器均位于柔轮内部，属波发生器内置式谐波齿轮传动。由于波发生器位于柔轮内部，波发生器内置式谐波减速器形式导致柔轮长轴处的变形很大，空载时长轴处相应的应力很大。柔轮长轴处外齿与刚轮内齿啮合，承载时长轴附近齿根处的弯曲应力较大。两处应力同时叠加在柔轮长轴处，因此与刚轮啮合处的柔轮轮齿的根部成为强度的薄弱环节，这将极大影响柔轮的使用寿命。另外，波发生器内置型谐波齿轮传动装置的体积较大，某些工况条件下，空间狭小，传统的谐波减速器由于体积较大使用将会受限制。

另外目前谐波减速机的柔轮外形为圆筒型，由于柔轮的变形，柔轮内齿的直线形状部位将发生倾斜，并与圆环形刚轮外齿的直线形状部位形成一定角度。因此，圆环形刚轮的外齿和柔轮的内齿在啮合时会发生干涉现象。圆环形刚轮的外齿齿顶与柔轮的内齿齿底形成了圆环形刚轮的外齿干涉部位，柔轮的内齿齿顶与圆环形刚轮的外齿齿底形成了柔轮的内齿干涉部位。

为了解决谐波减速器设计、制造、安装、使用中的技术瓶颈，本发明提出了一种原理新颖、结构简单、体积小巧、运行平稳、机械效率高，能够满足加工和装配工艺要求的新型谐波齿轮传动装置，既能满足企业的实际需求，填补相关技术空白，又可产生较大的社会效益与经济效益。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种波发生器外置式新型谐波齿轮传动装置，能够提高承载扭矩，运行平稳减少噪音，减小谐波减速器体积，延长减速器寿命，特别是极大的延长柔轮使用寿命，降低柔轮齿根部位的集中应力，提高柔轮强度，解决刚轮和柔轮啮合干涉问题，大大提高整个谐波减速器整体的可靠性和运行性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：创造性的将波发生器置于柔轮外面，波发生器由椭圆形轮廓的刚性凹轮和镶嵌在刚性凹轮内圈上的柔性轴承组成，刚轮为外齿轮，柔轮为内齿轮，且所采用柔轮的外形为酒杯型，形成了波发生器外置式新型谐波齿轮传动装置。波发生器外置式新型谐波齿轮传动装置如图1、2所示，它主要由三个基本构件组成：带有外齿的刚轮；带有内齿的柔轮和波发生器。波发生器由椭圆形轮廓的刚性凹轮和镶嵌在刚性凹轮内圈上的柔性轴承组成，波发生器位于最外端，柔轮位于中间，刚轮位于中心，柔轮是内齿轮，刚轮是外齿轮。波发生器的内壁与柔轮的外壁相互压紧，柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮，其外径略小于波发生器的內椭圆周长。波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的构件，当柔轮装入波发生器后，迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形，其短轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合，而长轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开，周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器连续转动时，柔轮的变形不断改变，使柔轮与刚轮的啮合状态也不断改变，由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……，周而复始地进行，从而实现啮合传动。

柔轮是谐波减速器中最薄弱环节，因此柔轮的寿命决定了整个谐波减速器的寿命。传统型谐波齿轮传动装置由于采用波发生器内置结构，柔轮长轴处的变形较大，空载时长轴处相应的应力较大。柔轮长轴处外齿与刚轮内齿啮合，承载时长轴附近齿根处的弯曲应力较大。这两应力同时叠加在柔轮长轴处，因此与刚轮啮合处的柔轮齿根部位成为强度的薄弱环节，这将会极大影响柔轮的使用寿命。新型谐波齿轮传动装置创造性的采用波发生器外置结构使柔轮短轴处内齿与刚轮外齿啮合。空载时长轴处应力与承载时应力不产生叠加，柔轮应力减小可延长柔轮疲劳寿命，从而延长谐波减速器寿命。波发生器外置式新型谐波齿轮传动装置的结构形式决定了其整体体积较小，因此新型谐波齿轮传动装置的体积更小，且同时缩短轴向方向尺寸。波发生器外置式新型谐波齿轮传动装置比传统型波发生器内置式谐波齿轮传动装置更容易拆装，因此对谐波减速器整机后期检修及维护极为方便。