CN104832622A - 一种结构改良的谐波减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构改良的谐波减速器，其包括柔轮、刚轮、交叉圆柱滚子轴承、凸轮、柔性轴承，柔轮设置外齿轮部、传动部，外齿轮部外圆周面设置柔轮轮齿，外齿轮部于相邻两柔轮轮齿根部之间设置柔轮圆弧齿根，柔轮轮齿的齿面为渐开线齿面，柔轮轮齿的齿顶与渐开线齿面之间设置柔轮过渡圆弧面；刚轮芯部的刚轮中心孔圆周面设置刚轮轮齿，刚轮于相邻两个刚轮轮齿的根部之间设置刚轮圆弧齿根，刚轮轮齿的齿面为渐开线齿面，刚轮轮齿的齿顶与渐开线齿面之间设置刚轮过渡圆弧面。通过上述结构设计，本发明具有设计合理的优点且能够有效地提高刚轮与柔轮之间的啮合效率，并减少刚轮与柔轮啮合时的摩擦且能够有效地延长使用寿命。

Description

一种结构改良的谐波减速器

技术领域

本发明涉及谐波减速器技术领域，尤其涉及一种结构改良的谐波减速器。

背景技术

机器人谐波减速器凭借其结构简单、尺寸小、噪音小、传动比大、传动精度高和效率高等优点，而被作为机器人关节的重要部件广泛使用。自从1955年美国C.W.麦塞尔发明了第一台谐波减速器以来，全世界主要工业国家都对其进行了全面研究，进而陆续制备出很多系列种类和尺寸规格不同的谐波减速器，其中以渐开线小模数齿轮齿廓谐波减速器使用最为广泛。其中，谐波减速器凭借上述优点而被广泛应用在机器人的关节的旋转部位、机械加工中心的旋转工作台、机械手旋转部、精密旋转工作台、医疗仪器、计量器具、IC制造装置、航空航天装置、国防设备（例如导弹、雷达、火箭）等广泛领域，尤其是在工业机器人领域应用十分普遍；对于工业机器人而言，谐波减速器能够大大减小工业机器人的尺寸、降低噪音、提高效率和精度。

    然而，对于现有的谐波减速器而言，其噪音依然明显且使用寿命还需进一步地提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构改良的谐波减速器，该结构改良的谐波减速器设计合理且能够有效地提高刚轮与柔轮之间的啮合效率，并减少刚轮与柔轮啮合时的摩擦且能够有效地延长使用寿命。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种结构改良的谐波减速器，包括有柔轮、与柔轮相配合的刚轮、装设于柔轮与刚轮之间的交叉圆柱滚子轴承，柔轮设置有外齿轮部以及垂直于外齿轮部的传动部，外齿轮部与传动部一体成型，柔轮的外齿轮部芯部开设有完全贯穿的柔轮中心孔，外齿轮部的外圆周面设置有沿着柔轮中心孔的轴线方向延伸且呈圆周环状均匀间隔分布的柔轮轮齿，外齿轮部于相邻两个柔轮轮齿的根部之间设置有呈圆弧状的柔轮圆弧齿根，各柔轮轮齿的齿面分别为渐开线齿面，各柔轮圆弧齿根分别与两侧柔轮轮齿的渐开线齿面相切，各柔轮轮齿的齿顶与相应柔轮轮齿的渐开线齿面之间分别设置有呈圆弧状的柔轮过渡圆弧面，各柔轮过渡圆弧面分别与相应柔轮轮齿的渐开线齿面相切；

刚轮的芯部开设有完全贯穿的刚轮中心孔，刚轮中心孔的圆周面设置有沿着刚轮中心孔轴线方向延伸且呈圆周环状均匀间隔分布的刚轮轮齿，柔轮的外齿轮部嵌装于刚轮中心孔内且刚轮轮齿与柔轮轮齿相啮合，刚轮于相邻两个刚轮轮齿的根部之间设置有呈圆弧状的刚轮圆弧齿根，各刚轮轮齿的齿面分别为渐开线齿面，各刚轮圆弧齿根分别与两侧刚轮轮齿的渐开线齿面相切，各刚轮轮齿的齿顶与相应刚轮轮齿的渐开线齿面之间分别设置有呈圆弧状的刚轮过渡圆弧面，各刚轮过渡圆弧面分别与相应刚轮轮齿的渐开线齿面相切，柔轮轮齿的齿顶与刚轮轮齿的刚轮圆弧齿根之间以及刚轮轮齿的齿顶与柔轮轮齿的柔轮圆弧齿根之间分别成型有油槽；

柔轮中心孔内嵌装有凸轮，凸轮通过柔性轴承与柔轮中心孔相配合，交叉圆柱滚子轴承包括有轴承外圈、轴承内圈以及装设于轴承外圈与轴承内圈之间的圆柱滚子，相邻的两个圆柱滚子呈十字交叉状且90°夹角布置，交叉圆柱滚子轴承的轴承外圈与柔轮的传动部螺接，交叉圆柱滚子轴承的轴承内圈与刚轮螺接。

其中，所述交叉圆柱滚子轴承的轴承内圈与轴承外圈之间装设有油封。

其中，所述柔轮的传动部与所述交叉圆柱滚子轴承的轴承外圈之间卡装有O型密封胶圈。

本发明的有益效果为：本发明所述的一种结构改良的谐波减速器，其包括柔轮、刚轮、交叉圆柱滚子轴承、凸轮，柔轮设置外齿轮部、传动部，外齿轮部芯部开设柔轮中心孔，外齿轮部外圆周面设置柔轮轮齿，外齿轮部于相邻两个柔轮轮齿的根部之间设置柔轮圆弧齿根，各柔轮轮齿的齿面分别为渐开线齿面，各柔轮圆弧齿根分别与两侧柔轮轮齿的渐开线齿面相切，各柔轮轮齿的齿顶与相应柔轮轮齿的渐开线齿面之间分别设置柔轮过渡圆弧面，各柔轮过渡圆弧面分别与相应柔轮轮齿的渐开线齿面相切；刚轮芯部开设刚轮中心孔，刚轮中心孔的圆周面设置刚轮轮齿，刚轮轮齿与柔轮轮齿相啮合，刚轮于相邻两个刚轮轮齿的根部之间设置刚轮圆弧齿根，各刚轮轮齿的齿面分别为渐开线齿面，各刚轮圆弧齿根分别与两侧刚轮轮齿的渐开线齿面相切，各刚轮轮齿的齿顶与相应刚轮轮齿的渐开线齿面之间分别设置刚轮过渡圆弧面，各刚轮过渡圆弧面分别与相应刚轮轮齿的渐开线齿面相切，柔轮轮齿的齿顶与刚轮圆弧齿根之间以及刚轮轮齿的齿顶与柔轮圆弧齿根之间分别成型油槽，凸轮通过柔性轴承与柔轮中心孔相配合，交叉圆柱滚子轴承的轴承外圈与柔轮的传动部螺接，交叉圆柱滚子轴承的轴承内圈与刚轮螺接。通过上述结构设计，本发明具有设计合理的优点且能够有效地提高刚轮与柔轮之间的啮合效率，并减少刚轮与柔轮啮合时的摩擦且能够有效地延长使用寿命。

附图说明

下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明另一视角的结构示意图。

图3为本发明的剖面示意图。

图4为本发明的刚轮的结构示意图。

图5为本发明的柔轮的结构示意图。

图6为本发明的刚轮与柔轮啮合时的结构示意图。

在图1至图6中包括有：

1——柔轮               11——外齿轮部

111——柔轮中心孔       112——柔轮轮齿

113——柔轮圆弧齿根     114——柔轮过渡圆弧面

12——传动部            2——刚轮

21——刚轮中心孔        22——刚轮轮齿

23——刚轮圆弧齿根      24——刚轮过渡圆弧面

3——交叉圆柱滚子轴承   31——轴承外圈

32——轴承内圈          33——圆柱滚子

4——油槽               5——凸轮

6——柔性轴承           7——油封

8——O型密封圈。

具体实施方式

下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。

如图1至图6所示，一种结构改良的谐波减速器，包括有柔轮1、与柔轮1相配合的刚轮2、装设于柔轮1与刚轮2之间的交叉圆柱滚子轴承3，柔轮1设置有外齿轮部11以及垂直于外齿轮部11的传动部12，外齿轮部11与传动部12一体成型，柔轮1的外齿轮部11芯部开设有完全贯穿的柔轮中心孔111，外齿轮部11的外圆周面设置有沿着柔轮中心孔111的轴线方向延伸且呈圆周环状均匀间隔分布的柔轮轮齿112，外齿轮部11于相邻两个柔轮轮齿112的根部之间设置有呈圆弧状的柔轮圆弧齿根113，各柔轮轮齿112的齿面分别为渐开线齿面，各柔轮圆弧齿根113分别与两侧柔轮轮齿112的渐开线齿面相切，各柔轮轮齿112的齿顶与相应柔轮轮齿112的渐开线齿面之间分别设置有呈圆弧状的柔轮过渡圆弧面114，各柔轮过渡圆弧面114分别与相应柔轮轮齿112的渐开线齿面相切。

进一步的，刚轮2的芯部开设有完全贯穿的刚轮中心孔21，刚轮中心孔21的圆周面设置有沿着刚轮中心孔21轴线方向延伸且呈圆周环状均匀间隔分布的刚轮轮齿22，柔轮1的外齿轮部11嵌装于刚轮中心孔21内且刚轮轮齿22与柔轮轮齿112相啮合，刚轮2于相邻两个刚轮轮齿22的根部之间设置有呈圆弧状的刚轮圆弧齿根23，各刚轮轮齿22的齿面分别为渐开线齿面，各刚轮圆弧齿根23分别与两侧刚轮轮齿22的渐开线齿面相切，各刚轮轮齿22的齿顶与相应刚轮轮齿22的渐开线齿面之间分别设置有呈圆弧状的刚轮过渡圆弧面24，各刚轮过渡圆弧面24分别与相应刚轮轮齿22的渐开线齿面相切，柔轮轮齿112的齿顶与刚轮轮齿22的刚轮圆弧齿根23之间以及刚轮轮齿22的齿顶与柔轮轮齿112的柔轮圆弧齿根113之间分别成型有油槽4。

更进一步的，柔轮中心孔111内嵌装有凸轮5，凸轮5通过柔性轴承6与柔轮中心孔111相配合，交叉圆柱滚子轴承3包括有轴承外圈31、轴承内圈32以及装设于轴承外圈31与轴承内圈32之间的圆柱滚子33，相邻的两个圆柱滚子33呈十字交叉状且90°夹角布置，交叉圆柱滚子轴承3的轴承外圈31与柔轮1的传动部12螺接，交叉圆柱滚子轴承3的轴承内圈32与刚轮2螺接。

需进一步指出，柔轮1的外齿轮部11与传动部12垂直布置，在本发明装配过程中，交叉圆柱滚子轴承3连接于柔轮1的传动部12与刚轮2之间，具体为：柔轮1的传动部12与交叉圆柱滚子轴承3的轴承外圈31螺接，交叉圆柱滚子轴承3的轴承内圈32与刚轮2螺接；上述装配结构形式能够有效地减小谐波减速器整体外形尺寸并使得谐波减速器整体结构简单紧凑，安装连接方便；通过交叉圆柱滚子轴承3的支承作用，本发明能够有效地减小轴向径向跳动，进而提高整体的机械强度。

需进一步解释，柔轮圆弧齿根113、刚轮圆弧齿根23、柔轮过渡圆弧面114以及刚轮过渡圆弧面24分别呈圆弧状，该形状结构设计的柔轮轮齿112、刚轮轮齿22能够有效地避免刚轮2与柔轮1啮合时出现根切以及顶切现象。

另外，柔轮轮齿112的齿顶与刚轮轮齿22的刚轮圆弧齿根23之间以及刚轮轮齿22的齿顶与柔轮轮齿112的柔轮圆弧齿根113之间的油槽4便于容纳谐波润滑油或者谐波润滑脂，进而可有效地提高刚轮2与柔轮1之间的润滑效果并减少摩擦、发热以及噪音，并延长使用寿命。

综合上述情况可知，通过上述结构设计，本发明具有设计合理的优点且能够有效地提高刚轮2与柔轮1之间的啮合效率，并减少刚轮2与柔轮1啮合时的摩擦且能够有效地延长使用寿命。

作为优选的实施方式，为防止谐波润滑油或者谐波润滑脂溢出，本发明于交叉圆柱滚子轴承3的轴承内圈32与轴承外圈31之间装设有油封7，且柔轮1的传动部12与交叉圆柱滚子轴承3的轴承外圈31之间卡装有O型密封胶圈8。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种结构改良的谐波减速器，其特征在于：包括有柔轮（1）、与柔轮（1）相配合的刚轮（2）、装设于柔轮（1）与刚轮（2）之间的交叉圆柱滚子轴承（3），柔轮（1）设置有外齿轮部（11）以及垂直于外齿轮部（11）的传动部（12），外齿轮部（11）与传动部（12）一体成型，柔轮（1）的外齿轮部（11）芯部开设有完全贯穿的柔轮中心孔（111），外齿轮部（11）的外圆周面设置有沿着柔轮中心孔（111）的轴线方向延伸且呈圆周环状均匀间隔分布的柔轮轮齿（112），外齿轮部（11）于相邻两个柔轮轮齿（112）的根部之间设置有呈圆弧状的柔轮圆弧齿根（113），各柔轮轮齿（112）的齿面分别为渐开线齿面，各柔轮圆弧齿根（113）分别与两侧柔轮轮齿（112）的渐开线齿面相切，各柔轮轮齿（112）的齿顶与相应柔轮轮齿（112）的渐开线齿面之间分别设置有呈圆弧状的柔轮过渡圆弧面（114），各柔轮过渡圆弧面（114）分别与相应柔轮轮齿（112）的渐开线齿面相切；

刚轮（2）的芯部开设有完全贯穿的刚轮中心孔（21），刚轮中心孔（21）的圆周面设置有沿着刚轮中心孔（21）轴线方向延伸且呈圆周环状均匀间隔分布的刚轮轮齿（22），柔轮（1）的外齿轮部（11）嵌装于刚轮中心孔（21）内且刚轮轮齿（22）与柔轮轮齿（112）相啮合，刚轮（2）于相邻两个刚轮轮齿（22）的根部之间设置有呈圆弧状的刚轮圆弧齿根（23），各刚轮轮齿（22）的齿面分别为渐开线齿面，各刚轮圆弧齿根（23）分别与两侧刚轮轮齿（22）的渐开线齿面相切，各刚轮轮齿（22）的齿顶与相应刚轮轮齿（22）的渐开线齿面之间分别设置有呈圆弧状的刚轮过渡圆弧面（24），各刚轮过渡圆弧面（24）分别与相应刚轮轮齿（22）的渐开线齿面相切，柔轮轮齿（112）的齿顶与刚轮轮齿（22）的刚轮圆弧齿根（23）之间以及刚轮轮齿（22）的齿顶与柔轮轮齿（112）的柔轮圆弧齿根（113）之间分别成型有油槽（4）；

柔轮中心孔（111）内嵌装有凸轮（5），凸轮（5）通过柔性轴承（6）与柔轮中心孔（111）相配合，交叉圆柱滚子轴承（3）包括有轴承外圈（31）、轴承内圈（32）以及装设于轴承外圈（31）与轴承内圈（32）之间的圆柱滚子（33），相邻的两个圆柱滚子（33）呈十字交叉状且90°夹角布置，交叉圆柱滚子轴承（3）的轴承外圈（31）与柔轮（1）的传动部（12）螺接，交叉圆柱滚子轴承（3）的轴承内圈（32）与刚轮（2）螺接。

2.根据权利要求1所述的一种结构改良的谐波减速器，其特征在于：所述交叉圆柱滚子轴承（3）的轴承内圈（32）与轴承外圈（31）之间装设有油封（7）。

3.根据权利要求2所述的一种结构改良的谐波减速器，其特征在于：所述柔轮（1）的传动部（12）与所述交叉圆柱滚子轴承（3）的轴承外圈（31）之间卡装有O型密封胶圈（8）。