行星諧波齒輪減速器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種行星諧波齒輪減速器，包括：行星諧波內(nèi)齒圈，具有剛性內(nèi)齒；傳動(dòng)架，一側(cè)設(shè)置有諧波耦合部；柔性齒圈，設(shè)置在行星諧波內(nèi)齒圈內(nèi)，諧波耦合部設(shè)置在柔性齒圈的與柔性外齒相對(duì)應(yīng)的位置；輸出軸，具有外齒圈，外齒圈與柔性齒圈通過柔性側(cè)齒或柔性內(nèi)齒變形后嚙合，輸出軸的外齒圈與柔性齒圈的柔性側(cè)齒或柔性內(nèi)齒的配合齒數(shù)相同；傳動(dòng)架直接帶動(dòng)諧波耦合部驅(qū)動(dòng)柔性齒圈，從而迫使柔性齒圈變形后與行星諧波內(nèi)齒圈的剛性內(nèi)齒發(fā)生諧波嚙合，同時(shí)柔性齒圈變形后與輸出軸的外齒圈嚙合，以帶動(dòng)輸出軸完成減速傳動(dòng)。本發(fā)明降低柔性齒圈的工作速度，進(jìn)一步提高柔性齒圈的工作壽命。
【專利說明】 行星諧波齒輪減速器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及減速器領(lǐng)域，特別涉及一種行星諧波齒輪減速器。

【背景技術(shù)】
[0002]諧波齒輪減速器的關(guān)鍵部件是柔性齒圈，其加工精度及材料要求很高，工藝也非常復(fù)雜。高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)柔性齒圈的快速變形很容易產(chǎn)生疲勞損傷，會(huì)減少使用壽命。諧波齒輪減速器的成本很高，無法廣泛應(yīng)用到許多實(shí)用領(lǐng)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、體積小、使用壽命長(zhǎng)的行星諧波齒輪減速器。
[0004]為解決上述問題，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種行星諧波齒輪減速器，包括:行星諧波內(nèi)齒圈，具有剛性內(nèi)齒；傳動(dòng)架，一側(cè)設(shè)置有諧波耦合部；柔性齒圈，設(shè)置在行星諧波內(nèi)齒圈內(nèi)，諧波耦合部設(shè)置在柔性齒圈的與柔性齒圈的柔性外齒部相對(duì)應(yīng)的位置；輸出軸，具有外齒圈，外齒圈與柔性齒圈通過柔性側(cè)齒或柔性內(nèi)齒變形后嚙合，輸出軸的外齒圈與柔性齒圈的柔性側(cè)齒或柔性內(nèi)齒的配合齒數(shù)相同；傳動(dòng)架直接帶動(dòng)諧波耦合部驅(qū)動(dòng)柔性齒圈，從而迫使柔性齒圈變形后與行星諧波內(nèi)齒圈的剛性內(nèi)齒發(fā)生諧波嚙合，同時(shí)柔性齒圈變形后與輸出軸的外齒圈嚙合，以帶動(dòng)輸出軸完成減速傳動(dòng)。
[0005]進(jìn)一步地，諧波耦合部包括多個(gè)諧波軸承和多個(gè)擬合軸承。
[0006]進(jìn)一步地，柔性齒圈與輸出軸通過鍵齒固定連接。
[0007]進(jìn)一步地，柔性齒圈包括柔性外齒部、固定環(huán)和多個(gè)傳力條，柔性外齒部通過多個(gè)傳力條與固定環(huán)連接，多個(gè)傳力條沿柔性外齒部的周向布置，多個(gè)傳力條形成柔性側(cè)齒，柔性側(cè)齒變形后與輸出軸的外齒圈嚙合以直接傳遞力矩，同時(shí)變形后的柔性齒圈與輸出軸的外齒圈自動(dòng)形成軸向定位關(guān)系。
[0008]進(jìn)一步地，傳動(dòng)架的另一側(cè)設(shè)置有行星齒輪組，行星齒輪組的行星齒輪與剛性內(nèi)齒嚙合；行星齒輪組的太陽齒輪在外部作用下驅(qū)動(dòng)行星齒輪帶動(dòng)傳動(dòng)架直接帶動(dòng)諧波耦合部。
[0009]進(jìn)一步地，傳動(dòng)架包括諧波耦合部的橢圓或異型諧波軸承和至少二個(gè)支撐軸，支撐軸設(shè)置在橢圓或異型諧波軸承的軸承內(nèi)核上以支撐行星齒輪，行星齒輪與剛性內(nèi)齒及太陽齒輪嚙合；行星齒輪組的太陽齒輪在外部作用下驅(qū)動(dòng)行星齒輪帶動(dòng)傳動(dòng)架直接帶動(dòng)諧波耦合部的橢圓或異型諧波軸承。
[0010]進(jìn)一步地，行星諧波齒輪減速器還包括端蓋，端蓋安裝在行星諧波內(nèi)齒圈的靠近傳動(dòng)架一側(cè)的端部。
[0011]本發(fā)明將行星齒輪減速器與諧波齒輪減速器結(jié)合為一體，使用共用的剛性內(nèi)齒圈，并將行星齒輪與諧波發(fā)生器集成在一起，直接降低柔性齒圈的工作速度，進(jìn)一步提高柔性齒圈的工作壽命，因此，本發(fā)明結(jié)構(gòu)上得到了提升性能，減小體積，降低成本。本發(fā)明的諧波齒輪減速器無需行星齒輪部分配合即可獨(dú)立工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
[0013]圖2是六-六剖視圖；
[0014]圖3是柔性齒圈與輸出軸組合的徑向安裝示意圖；
[0015]圖4是柔性齒圈與輸出軸組合的軸向安裝示意圖；
[0016]圖5是柔性齒圈的軸向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖6是柔性齒圈的徑向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖7是輸出軸的軸向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖8是輸出軸的徑向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖9是傳動(dòng)架及諧波軸承、擬合軸承一側(cè)的軸向視圖；
[0021]圖10是傳動(dòng)架的結(jié)構(gòu)剖視示意圖；
[0022]圖11是傳動(dòng)架及行星齒輪、太陽齒輪一側(cè)的軸向結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0023]圖12是柔性齒圈和輸出軸結(jié)構(gòu)發(fā)明基礎(chǔ)演變的徑向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖13是柔性齒圈和輸出軸無固定結(jié)構(gòu)的徑向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖14是柔性齒圈和輸出軸無固定結(jié)構(gòu)的行星諧波齒輪減速器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖15是圖14的8-8剖視圖；
[0027]圖16是圖14中傳動(dòng)架及諧波軸承，行星齒輪及太陽齒輪的軸向組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中附圖標(biāo)記:1、柔性齒圈；2、輸出軸；3、行星諧波內(nèi)齒圈；4、傳動(dòng)架；5、行星齒輪；6、諧波軸承；7、擬合軸承；8、剛性內(nèi)齒；9、端蓋；10、柔性外齒部；11、柔性側(cè)齒；12、外齒圈；13、鍵齒；14、固定環(huán)；15、柔性內(nèi)齒；16、太陽齒輪。

【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0030]請(qǐng)參考圖1至圖11，本發(fā)明提供了一種行星諧波齒輪減速器，包括:行星諧波內(nèi)齒圈3，具有剛性內(nèi)齒8 ；傳動(dòng)架4，一側(cè)設(shè)置有諧波耦合部；柔性齒圈1，設(shè)置在行星諧波內(nèi)齒圈3內(nèi)，諧波耦合部設(shè)置在柔性齒圈1的與柔性齒圈的柔性外齒部10相對(duì)應(yīng)的位置；輸出軸2，具有外齒圈12，外齒圈12與柔性齒圈1通過柔性側(cè)齒11或柔性內(nèi)齒15變形后嚙合，輸出軸2的外齒圈12與柔性齒圈1的柔性側(cè)齒11或柔性內(nèi)齒15的配合齒數(shù)相同；傳動(dòng)架4直接帶動(dòng)諧波耦合部驅(qū)動(dòng)柔性齒圈1，從而迫使柔性齒圈1變形后與行星諧波內(nèi)齒圈3的剛性內(nèi)齒8發(fā)生諧波嚙合，同時(shí)柔性齒圈1變形后與輸出軸2的外齒圈12嚙合，以帶動(dòng)輸出軸2完成減速傳動(dòng)。優(yōu)選地，行星諧波內(nèi)齒圈采用金屬粉末注射成型(1頂)制成。
[0031]本發(fā)明增加了行星齒輪減速器，因而可以減少諧波齒輪減速器的傳動(dòng)比，降低柔性齒輪的工作速度，從而大大延長(zhǎng)柔性齒輪的使用壽命。行星齒輪減速器容易調(diào)整減速比，與諧波齒輪減速器結(jié)合也提高了系統(tǒng)減速比的調(diào)整范圍。
[0032]本發(fā)明將行星齒輪減速器與諧波齒輪減速器結(jié)合為一體，使用共用的行星諧波內(nèi)齒圈3，并將齒輪架與諧波發(fā)生器集成在一起形成傳動(dòng)架4，因此本發(fā)明結(jié)構(gòu)上得高度集成，共用資源減小體積，降低成本。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)使多級(jí)諧波齒輪減速及多級(jí)行星齒輪減速可以在同一個(gè)行星諧波內(nèi)齒圈中組合，提高系統(tǒng)性能，減少總體尺寸。
[0033]優(yōu)選地，諧波耦合部包括多個(gè)諧波軸承6和多個(gè)擬合軸承7，以取代橢圓形諧波軸承或異型諧波軸承。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，諧波發(fā)生器使用二個(gè)或多個(gè)普通諧波軸承6固定在行星齒輪架，，即傳動(dòng)架4的另一側(cè)，形成諧波發(fā)生器，并用多個(gè)輔助小擬合軸承7來模擬橢圓軸承或異型復(fù)雜柔性軸承支撐柔性齒圈，改善諧波發(fā)生器的工作特性，可以達(dá)到比橢圓軸承或異型復(fù)雜柔性軸承更好的實(shí)際效果。
[0035]現(xiàn)有技術(shù)中的簡(jiǎn)單諧波發(fā)生器一般由二個(gè)或多個(gè)普通諧波軸承驅(qū)動(dòng)柔性齒圈，柔性齒圈無法象使用橢圓軸承那樣得到全周圈的支撐，本發(fā)明在這二個(gè)或多個(gè)普通諧波軸承6之間的空檔中增加最少一個(gè)或多個(gè)輔助的擬合軸承7來模擬橢圓軸承或異型復(fù)雜柔性軸承支撐柔性齒圈，并配合如圖12所示的輸出軸結(jié)構(gòu)，支撐變形后的柔性齒圈1，從而改善了本發(fā)明中諧波發(fā)生器的工作特性。
[0036]優(yōu)選地，柔性齒圈1與述輸出軸2通過鍵齒13固定連接。
[0037]優(yōu)選地，柔性齒圈1包括柔性外齒部10、固定環(huán)14和多個(gè)傳力條，柔性外齒部10通過多個(gè)傳力條與固定環(huán)14連接，多個(gè)傳力條沿柔性外齒部10的周向布置，多個(gè)傳力條形成柔性側(cè)齒11，柔性側(cè)齒11變形后與輸出軸2的外齒圈12嚙合以直接傳遞力矩，同時(shí)變形后的柔性齒圈1與輸出軸2的外齒圈12自動(dòng)形成軸向定位關(guān)系。這種結(jié)構(gòu)降低了柔性齒圈的剛度，改變了柔性齒圈向輸出軸的力矩傳輸形式，取消了柔性傳力環(huán)，也因此避免了傳統(tǒng)柔性傳力環(huán)的疲勞破壞，降低了對(duì)柔性齒圈材料的要求，提高了系統(tǒng)的可靠性，改善了系統(tǒng)的性能，延長(zhǎng)了系統(tǒng)的壽命。因此本發(fā)明的諧波齒輪減速器不再單純依靠薄壁的柔性環(huán)傳遞力矩，而是利用柔性齒圈的柔性內(nèi)齒或側(cè)齒直接向輸出軸傳遞部分或全部力矩。
[0038]優(yōu)選地，傳動(dòng)架4的另一側(cè)設(shè)置有行星齒輪組，行星齒輪組的行星齒輪5與剛性內(nèi)齒8嚙合；行星齒輪組的太陽齒輪16在外部作用下驅(qū)動(dòng)行星齒輪5帶動(dòng)傳動(dòng)架4直接帶動(dòng)諧波稱合部。
[0039]優(yōu)選地，傳動(dòng)架4包括諧波耦合部的橢圓或異型諧波軸承和至少二個(gè)支撐軸，支撐軸設(shè)置在橢圓或異型諧波軸承的軸承內(nèi)核上以支撐行星齒輪5，行星齒輪5與剛性內(nèi)齒8及太陽齒輪16嚙合；行星齒輪組的太陽齒輪16在外部作用下驅(qū)動(dòng)行星齒輪5帶動(dòng)傳動(dòng)架4直接帶動(dòng)諧波耦合部的橢圓或異型諧波軸承。
[0040]優(yōu)選地，行星諧波齒輪減速器還包括端蓋9，端蓋安裝在行星諧波內(nèi)齒圈3的靠近傳動(dòng)架4 一側(cè)的端部。
[0041]優(yōu)選地，柔性齒圈采用金屬粉末注射成型(1頂)制成。利用111加工特殊結(jié)構(gòu)的柔性齒圈，改變了柔性齒圈的傳力結(jié)構(gòu)，減小柔性齒圈的變形力，降低柔性齒圈的加工精度要求，提高柔性齒圈的工作壽命，具有體積小的特點(diǎn)。然而，使用傳統(tǒng)加工很難實(shí)現(xiàn)在柔性傳力環(huán)內(nèi)部增加鍵齒，在輸出軸上增加鍵齒也有一定難度。
[0042]無論是柔性傳力環(huán)或柔性傳力條，都可以將扭力通過遠(yuǎn)端的固定環(huán)14直接傳給輸出軸2，不過柔性傳力條傳遞相同的扭力時(shí)可能產(chǎn)生更大的變形，這個(gè)變形量使得柔性傳力條形成的柔性側(cè)齒11更容易直接向輸出軸2傳遞更多扭力。因此，在扭力很小的情況，柔性傳力環(huán)或柔性傳力條的變形很小，相應(yīng)的柔性內(nèi)齒15或柔性側(cè)齒11與輸出軸2的外齒圈12可以沒有任何扭力傳遞，形成松配合的鍵齒輪嚙合，也因此可以沒有傳遞損耗。柔性齒圈的柔性傳力條既可以減少結(jié)構(gòu)的剛度，有利于柔性齒圈的工作變形，也能直接形成鍵齒結(jié)構(gòu)，鍵齒傳遞扭力也避免了柔性傳力條或柔性傳力環(huán)傳遞扭力時(shí)可能產(chǎn)生的撕扯。
[0043]由此也可以看出，傳統(tǒng)諧波齒輪減速器的一個(gè)弱點(diǎn)，即為了追求柔性齒圈的柔性，柔性齒圈及柔性傳力環(huán)的厚度很薄，在大扭力的作用下容易撕裂，然而，本發(fā)明在柔性齒內(nèi)側(cè)或近端側(cè)面將大部分扭力直接傳遞給輸出軸，就可以克服這個(gè)弱點(diǎn)，提高諧波齒輪減速器的可靠性。
[0044]使用橢圓軸承的傳統(tǒng)諧波齒輪減速器不能單純使用本發(fā)明提出的近端支撐輸出軸，如圖12所示；如果使用近端支撐輸出軸，并且起到作用，它就破壞了橢圓軸承的工作結(jié)構(gòu)，反之就沒有作用。進(jìn)一步地，輸出軸與柔性齒圈的柔性內(nèi)齒耦合不會(huì)影響橢圓軸承的正常工作，柔性內(nèi)齒可以只傳遞扭力，而不產(chǎn)生徑向支撐力，因此可以單獨(dú)用來改善使用橢圓諧波軸承或異型諧波軸承的諧波齒輪減速器。
[0045]本發(fā)明中，柔性齒圈1固定在輸出軸2上，并通過其柔性側(cè)齒11與外齒圈12的動(dòng)態(tài)配合來保證固定關(guān)系，當(dāng)柔性齒圈1變形之后其柔性側(cè)齒11就會(huì)從軸向頂壓在輸出軸2的外齒圈12靠近柔性外齒10的側(cè)端面上，形成可靠的動(dòng)態(tài)配合互鎖結(jié)構(gòu)，保證固定關(guān)系，無須多余的固定結(jié)構(gòu)。
[0046]本發(fā)明利用輸出軸盤直接從柔性齒內(nèi)側(cè)支撐柔性齒圈，并由鍵齒將扭力直接傳給輸出軸盤，這樣就可以降低或取消傳力環(huán)的作用；一個(gè)內(nèi)齒圈和一個(gè)傳動(dòng)架均做為諧波傳動(dòng)和行星傳動(dòng)的共享部件，直接進(jìn)行力矩耦合，發(fā)揮各自功能，大大減少結(jié)構(gòu)尺寸，降低結(jié)構(gòu)成本。
[0047]請(qǐng)參考圖13至圖16本發(fā)明的另一個(gè)例子，在柔性齒圈1的內(nèi)側(cè)增加柔性內(nèi)齒15，當(dāng)柔性齒圈1受諧波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)變形后，柔性內(nèi)齒15可以與輸出軸2上的外齒圈12嚙合并直接驅(qū)動(dòng)輸出軸2。這個(gè)例子的諧波傳動(dòng)級(jí)采用三個(gè)諧波軸承6，其剛性內(nèi)齒8共有180個(gè)齒牙，柔性外齒10及柔性內(nèi)齒15均有177個(gè)齒牙，因此諧波級(jí)的減速比為1:60，這里的柔性齒圈1和輸出軸2之間沒有固定連接，完全依靠柔性齒圈1變形后柔性內(nèi)齒15與輸出軸2上的外齒圈12嚙合進(jìn)行力矩傳遞；行星齒輪減速級(jí)也使用三個(gè)行星齒輪的結(jié)構(gòu)，能夠與相應(yīng)的諧波傳動(dòng)級(jí)更好地配合，改善傳動(dòng)架4的力學(xué)性能。
[0048]優(yōu)選地，柔性齒圈1采用塑膠材料制成。由于扭力可以直接傳遞給輸出軸2的外齒圈12，降低了對(duì)材料強(qiáng)度的要求，簡(jiǎn)化的柔性齒圈1可以使用塑膠材料生產(chǎn)，既可以保持諧波齒輪傳動(dòng)的許多優(yōu)點(diǎn)，又可以大大降低成本。
[0049]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種行星諧波齒輪減速器，其特征在于，包括: 行星諧波內(nèi)齒圈(3)，具有剛性內(nèi)齒(8)； 傳動(dòng)架(4)，一側(cè)設(shè)置有諧波耦合部； 柔性齒圈(I)，設(shè)置在所述行星諧波內(nèi)齒圈(3)內(nèi)，所述諧波耦合部設(shè)置在所述柔性齒圈(I)的與所述柔性齒圈(I)的柔性外齒部(10)相對(duì)應(yīng)的位置； 輸出軸(2)，具有外齒圈(12)，所述外齒圈(12)與所述柔性齒圈(I)通過柔性側(cè)齒(11)或柔性內(nèi)齒(15)變形后嚙合，輸出軸(2)的外齒圈(12)與柔性齒圈⑴的柔性側(cè)齒(11)或柔性內(nèi)齒(15)的配合齒數(shù)相同； 所述傳動(dòng)架(4)直接帶動(dòng)所述諧波耦合部驅(qū)動(dòng)所述柔性齒圈(I)，從而迫使所述柔性齒圈(I)變形后與所述行星諧波內(nèi)齒圈(3)的剛性內(nèi)齒(8)發(fā)生諧波嚙合，同時(shí)所述柔性齒圈(I)變形后與所述輸出軸(2)的外齒圈(12)嚙合，以帶動(dòng)所述輸出軸(2)完成減速傳動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行星諧波齒輪減速器，其特征在于，所述諧波耦合部包括多個(gè)諧波軸承(6)和多個(gè)擬合軸承(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的行星諧波齒輪減速器，其特征在于，所述柔性齒圈(I)與所述輸出軸(2)通過鍵齒(13)固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的行星諧波齒輪減速器，其特征在于，所述柔性齒圈(I)包括柔性外齒部(10)、固定環(huán)(14)和多個(gè)傳力條，所述柔性外齒部(10)通過所述多個(gè)傳力條與所述固定環(huán)(14)連接，所述多個(gè)傳力條沿所述柔性外齒部(10)的周向布置，所述多個(gè)傳力條形成柔性側(cè)齒(11)，所述柔性側(cè)齒(11)變形后與所述輸出軸⑵的外齒圈(12)嚙合以直接傳遞力矩，同時(shí)變形后的所述柔性齒圈(I)與所述輸出軸(2)的外齒圈(12)自動(dòng)形成軸向定位關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的行星諧波齒輪減速器，其特征在于，所述傳動(dòng)架(4)的另一側(cè)設(shè)置有行星齒輪組，所述行星齒輪組的行星齒輪(5)與所述剛性內(nèi)齒(8)嚙合； 所述行星齒輪組的太陽齒輪(16)在外部作用下驅(qū)動(dòng)所述行星齒輪(5)帶動(dòng)所述傳動(dòng)架(4)直接帶動(dòng)所述諧波耦合部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的行星諧波齒輪減速器，其特征在于，所述傳動(dòng)架(4)包括諧波耦合部的橢圓或異型諧波軸承和至少二個(gè)支撐軸，所述支撐軸設(shè)置在所述橢圓或異型諧波軸承的軸承內(nèi)核上以支撐行星齒輪(5)，所述行星齒輪(5)與所述剛性內(nèi)齒⑶及太陽齒輪(16)嚙合； 所述行星齒輪組的太陽齒輪(16)在外部作用下驅(qū)動(dòng)所述行星齒輪(5)帶動(dòng)所述傳動(dòng)架(4)直接帶動(dòng)所述諧波耦合部的橢圓或異型諧波軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的行星諧波齒輪減速器，其特征在于，所述行星諧波齒輪減速器還包括端蓋(9)，所述端蓋安裝在所述行星諧波內(nèi)齒圈(3)的靠近所述傳動(dòng)架(4) 一側(cè)的端部。
【文檔編號(hào)】F16H49/00GK104500689SQ201410778459
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】張東寧, 朱祖良 申請(qǐng)人:朱祖良