[发明专利]柔轮和谐波减速器

说明书

本申请提供一种柔轮和谐波减速器。该柔轮呈碗形结构，柔轮包括直筒段(1)、收缩段(2)和底部法兰(3)，收缩段(2)包括沿直筒段(1)的轴向依次设置的第三圆弧段(6)、第一圆弧段(4)和第二圆弧段(5)，第二圆弧段(5)和第三圆弧段(6)均为外凸圆弧，第三圆弧段(6)与直筒段(1)连接，底部法兰(3)设置在第二圆弧段(5)的末端。根据本申请的柔轮，能够有效改善柔轮底部应力集中现象，提高抗疲劳能力，提高柔轮承载能力。

技术领域

本申请涉及减速器技术领域，具体涉及一种柔轮和谐波减速器。

背景技术

谐波减速器是齿轮减速器的一种，谐波减速器主要由三大件组成：刚轮、柔轮和波发生器，三者缺一不可。其中，波发生器由凸轮和柔性滚动轴承组成，凸轮轮毂为椭圆曲线。由于谐波减速器结构独特，与一般齿轮减速器相比，具有传动比大且范围宽、啮合齿数多、承载能力大、结构简单、体积小、重量轻、传动平稳、无冲击、传动效率高、传动精度高等特点，因此广泛运用于航空航天、仿生机械、精密传动等行业。

柔轮作为谐波减速器中最为薄弱也是最易发生疲劳破坏的零件，其结构形式对柔轮的承载与寿命影响很大。柔轮作为弹性变形体，在凸轮轮毂强制变形力的作用下，呈交变应力状态，在变形区过渡区域容易产生应力集中，载荷应力分布不均的现象。柔轮的疲劳破坏主要是由于弯曲应力的结果，与柔轮周期性变形的工作原理有关。柔轮常用的结构有杯形、礼帽型、筒形等，其中以杯形柔轮结构最为复杂且存在严重的应力集中现象，导致柔轮极易发生疲劳破坏。目前杯形柔轮常用筒体结构为直筒型，虽然会在筒体与筒底区域采用圆弧过渡，但是仍然存在应力集中现象。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种柔轮和谐波减速器，能够有效改善柔轮底部应力集中现象，提高抗疲劳能力，提高柔轮承载能力。

为了解决上述问题，本申请提供一种柔轮，柔轮呈碗形结构，柔轮包括直筒段、收缩段和底部法兰，收缩段包括沿直筒段的轴向依次设置的第三圆弧段、第一圆弧段和第二圆弧段，第二圆弧段和第三圆弧段均为外凸圆弧，第三圆弧段与直筒段连接，底部法兰设置在第二圆弧段的末端。

优选地，第一圆弧段为内凹圆弧或外凸圆弧。

优选地，直筒段的外周设置有柔性齿，直筒段的壁厚S＝25×(3+0.01×Z)×d1×10^-4，其中Z为柔性齿齿数，d1为柔性齿的分度圆直径。

优选地，收缩段的壁厚为S1，直筒段的壁厚为S，S1＝(0.65～0.95)×S。

优选地，第一圆弧段的半径大于第二圆弧段和第三圆弧段的半径，第二圆弧段和第三圆弧段的半径相等。

优选地，第一圆弧段的半径R1＝(0.2～0.4)×d，第二圆弧段的半径R2＝(0.1～0.15)×d，第三圆弧段的半径R3＝(0.1～0.15)×d，其中d为直筒段的内孔直径。

优选地，第一圆弧段的半径为R1，第二圆弧段的半径为R2，R1＝(2～2.8)×R2。

优选地，在经过柔轮的中心轴线的截面内，第三圆弧段的圆心与直筒段远离收缩段的端面的距离为L3，第三圆弧段的圆心与底部法兰朝向直筒段的端面的距离为L4，L3＝(1.0～1.25)×L4。

优选地，在经过柔轮的中心轴线的截面内，第三圆弧段与直筒段连接的内侧壁端点和第二圆弧段与底部法兰连接的内侧壁端点之间的连线为第一连线，第一连线与底部法兰的端面之间的夹角范围为45°～65°。

优选地，第三圆弧段与直筒段通过第一过渡部过渡连接，第二圆弧段与底部法兰通过第二过渡部过渡连接，第一过渡部沿着靠近第三圆弧段的方向厚度递减，第二过渡部沿着远离第二圆弧段的方向厚度递增。