[发明专利]谐波齿轮传动机构

说明书

技术领域

本发明涉及机电一体化机械传动技术领域，更具体地，涉及一种谐波齿轮传动机构。

背景技术

谐波传动是建立在弹性变形理论基础上的一种新型传动，它的出现为机械传动技术带来了重大突破。谐波齿轮传动具有诸多优点，故在电子、工业机器人、航空、航天等机电一体化系统中得到了广泛的应用，另外，由于其独特的优点，在化工行业的应用也逐渐增多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提高一种谐波齿轮传动机构。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：谐波齿轮传动机构，包括具有内齿的刚轮、位于刚轮内孔中且具有外齿的柔轮和位于柔轮内孔中且作为主动件的波发生器，波发生器至少具有与柔轮内表面接触的两个端部。

所述刚轮为固定件时，则所述柔轮为从动件。

所述柔轮为固定件时，则所述刚轮为从动件。

所述波发生器的长度大于所述柔轮的内孔直径。

所述波发生器包括转臂和设置于转臂相对两端的滚轮，滚轮与所述柔轮的内表面接触。

所述滚轮为可旋转的设置于所述转臂的端部。

所述刚轮和所述柔轮的齿数差等于所述波发生器的滚轮数量的整数倍。

谐波齿轮传动的传动比其中，ω_g,ω_r,ω_H分别为刚轮、柔轮和波形发生器的角速度，z_g,z_r分别为刚轮和柔轮的齿数。

当柔轮固定时，ω_r＝0，则

当刚轮固定时，ω_g＝0，则

本发明的谐波齿轮传动机构，具有结构简单、传动比范围大、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等的优点。

附图说明

图1为本发明谐波齿轮传动机构的原理图；

上述图中的标记均为：1、刚轮；2、柔轮；3、波发生器；31、转臂；32、滚轮。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1所示，本发明提供了一种谐波齿轮传动机构，主要由3个主要构件组成，包括具有内齿的刚轮1、位于刚轮1内孔中且具有外齿的柔轮2和位于柔轮2内孔中且作为主动件的波发生器3，波发生器3至少具有与柔轮2内表面接触的两个端部。刚轮1、柔轮2和波发生器3这3个构件和少齿差行星传动中的中心内齿轮、行星轮和系杆相当。通常情况下，波发生器3为主动件，刚轮1和柔轮2之一为从动件，另一个则为固定件。当波发生器3装入柔轮2内孔时，由于前者的总长度略大于后者的内孔直径，故柔轮2变为椭圆形，于是在椭圆的长轴两端产生了柔轮2与刚轮1轮齿的两个局部啮合区，同时，在椭圆短轴两端两轮轮齿则完全脱开。至于其余各处，则因柔轮2回转方向的不同成处于啮合状态，或处于非啮合状态。当波发生器3连续转动时，柔轮2长短轴的位置不断变化，从而使轮齿的啮合处和脱开处也随之不断变化，于是在柔轮2与刚轮1之间就产生了相对位移，从而传递运动。

具体地说，如图1所示，刚轮1和柔轮2均为具有内孔的圆环形构件，且柔轮2为柔性可变形的，刚轮1不可变形，刚轮1的内表面设有一圈内齿，柔轮2的外表面设有一圈与刚轮1的内齿配合的外齿。

如图1所示，波发生器3包括转臂31和设置于转臂31相对两端的滚轮32，转臂31为长条形结构，滚轮32为可旋转的设置于转臂31的两端。滚轮32的轴线与刚轮1和柔轮2的轴线相平行，波发生器3两端的滚轮32与柔轮2的内孔内表面相接触。

在波发生器3转动一周期间，柔轮2上一点变形的循环次数与波发生器3上的凸起部位数是一致的，称为波数。为了有利于柔轮2的力平衡和防止轮齿干涉，刚轮1和柔轮2的齿数差应等于波发生器3波数(即波发生器3上的滚轮32总数量)的整倍数，通常等于波数。

由于在谐波齿轮传动过程中柔轮2与刚轮1的啮合过程与行星齿轮传动类似，故其传动比可按周转轮系的计算方法求得。

谐波齿轮传动的传动比计算如下：

谐波齿轮传动比的计算与行星齿轮轮系传动比的计算相类似，即：