[发明专利]用于谐波减速器的刚轮、谐波减速器以及机器人

说明书

本公开提供一种用于谐波减速器的刚轮、谐波减速器以及机器人。所述谐波减速器包括波发生器(11)、刚轮(12)和柔轮(13)，波发生器设置在柔轮(13)的内周面上，刚轮包括同轴设置的法兰(122)、刚性筒体圆环(123)和柔性筒体圆环(124)，柔性筒体圆环(124)的内周面上设置有第一轮齿(121)，柔轮(13)的外周面上设置有第二轮齿(131)，第一轮齿与第二轮齿啮合。在本公开的谐波减速器中，刚轮除了在布置有轮齿的部分为柔性易变形结构之外，其余部分为刚性结构，与筒体整体为柔性的“刚轮”相比，本公开所采用的刚轮的筒体扭转变形量较小，本公开的谐波减速器的回差只来源于柔轮的筒体扭转变形产生的回差，因此具有较高的传动精度。

技术领域

本公开涉及一种谐波减速器，具体地，涉及一种用于谐波减速器的刚轮、谐波减速器以及机器人。

背景技术

谐波齿轮传动是20世纪50年代后期随着航天技术发展出现的一种新型传动，属于少齿差行星齿轮传动。谐波减速器主要由三个基本构件组成：带有内齿圈的刚轮、带有外齿圈的柔轮以及波发生器。作为减速器使用，通常采用波发生器主动(输入)、刚轮固定、柔轮输出的形式，波发生器是一个杆状部件，其两端装有滚动轴承构成滚轮，与柔轮的内壁通过柔性轴承相互压紧。柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮。波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的构件，当波发生器装入柔轮后，通过柔性轴承迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成异形曲面，其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合，而短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，从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器相反方向的缓慢旋转。

谐波齿轮传动与一般齿轮传动相比，具有承载能力高、传动比大、体积小、重量轻、精度高、噪音小等优点，并且结构简单、零件数量少、安装简单，可向密闭空间传递运动和动力，因此被广泛用于电子、航空航天、机器人等行业。

虽然谐波减速器具有上述诸多优点，但传统的谐波减速器仍然存在以下缺陷：一、传统谐波减速器的刚轮通常整体较厚，刚性好，不易变形，这就使得只有波发生器长轴处的轮齿处于啮合状态，导致传动精度较低；二、传统谐波减速器的齿轮轮齿采用金属材料制成，为了满足装配和润滑的需求，刚轮轮齿与柔轮轮齿之间留有一定的侧隙，且随着齿轮磨损的加剧，该侧隙逐步增大，造成谐波减速器回差增大，影响谐波齿轮的传动精度和传动平稳性，甚至导致谐波减速器失效。

发明内容

本公开的目的是提供一种传动精度更高的谐波减速器。

为了实现上述目的，本公开提供一种谐波减速器，包括波发生器、刚轮和柔轮，所述波发生器设置在所述柔轮的内周面上，所述刚轮包括同轴设置的法兰、刚性筒体圆环和柔性筒体圆环，所述刚性筒体圆环沿轴向位于所述法兰和柔性筒体圆环之间，所述柔性筒体圆环的内周面上设置有第一轮齿，所述柔轮的外周面上设置有第二轮齿，所述第一轮齿与第二轮齿啮合。

可选地，所述刚性筒体圆环的外径大于所述柔性筒体圆环的外径。

可选地，所述刚性筒体圆环的外径大于所述柔性筒体圆环变形后的最大外径。

可选地，所述刚性筒体圆环和柔性筒体圆环由不同材料制成。

可选地，所述第一轮齿的周节小于所述第二轮齿的周节。

可选地，所述第一轮齿和第二轮齿中的至少一者由工程塑料制成。

可选地，所述工程塑料为POM、PTFE、PEEK或PA。

可选地，所述第一轮齿和第二轮齿均为梯形齿。

所述梯形齿的齿顶高ha＝(0.75～0.85)*m，齿根高hf＝(0.9～1.1)*m，齿形角Φ在20°～30°之间，其中m为所述梯形齿的模数。