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CN105020381A - 具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器 - Google Patents

具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器 Download PDF

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Abstract

具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器，包括刚性齿轮，刚性齿轮内设有柔性齿轮，柔性齿轮内设有柔性轴承，柔性轴承内设有凸轮，凸轮和柔性轴承共同构成波发生器，凸轮开有中心孔，凸轮包括凸轮本体和弹性补偿装置，弹性补偿装置位于凸轮本体的外圆周边缘。本发明传动精度高，传动平稳性好，使用寿命长。

Description

具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器
技术领域
本发明涉及谐波减速器，具体涉及一种具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器。
背景技术
谐波减速器又称谐波减速机或称谐波传动减速器，是利用行星齿轮原理发展起来的一种新型减速器。参照图1、2，谐波减速器主要由波发生器、柔性齿轮2、刚性齿轮1三个基本构件组成，波发生器由凸轮3和柔性轴承4构成，通过波发生器使柔性齿轮2产生可控弹性变形，并与刚性齿轮1啮合来传递运动和动力的齿轮传动。参照图4、5、6，凸轮3为一开有中心孔的圆柱体结构。
谐波传动的主要优点如下：
传动比大：单级谐波传动比范围为70－320，在某些装置中可达1000；承载力高：谐波传动中齿轮同时啮合的齿数多，双波传动同时啮合的齿数可达30%，且齿与齿之间是面接触；传动精度高：因为谐波传动是多齿同时啮合，齿轮误差平均化，即多齿啮合的补偿作用，故传动精度高；在同样的齿轮精度等级的情况下，谐波传动的误差只有园柱齿轮的1／4；效率高，传动平稳：由于柔性齿轮的轮齿只作均匀径向运动，轮齿的滑移速度非常低，故传动效率高，传动平稳；
结构简单，零件数量少，安装简单；体积小，重量轻；可向密闭的空间传递运动。
虽然谐波减速器传动有上述明显的优点，但受谐波减速器齿轮制造精度和齿轮磨损后精度的影响，参照图3，柔性齿轮2与刚性齿轮1之间间隙较大，该间隙的存在将影响谐波减速器的传动精度和传动平稳性，同时也影响谐波减速器的使用寿命。目前国内生产的谐波减速器仍难以满足高精度传动的需求，如机器人上所需的谐波减速器。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种传动精度高，传动平稳性好，使用寿命长的具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器，包括刚性齿轮，所述刚性齿轮内设有柔性齿轮，所述柔性齿轮内设有柔性轴承，所述柔性轴承内设有凸轮，所述凸轮和柔性轴承共同构成波发生器，凸轮开有中心孔，所述凸轮包括凸轮本体和弹性补偿装置，弹性补偿装置位于凸轮本体的外圆周边缘。
进一步，所述弹性补偿装置为一中部开有弧形细长槽孔的弧形块，弧形块的内弧面中部与凸轮本体连接成一体，弧形块的内弧面左部和右部与凸轮本体之间均开有第一缝槽，弧形块的两侧与凸轮本体之间均开有第二缝槽，同侧的第一缝槽和第二缝槽相互连通，弧形块的外弧面高于凸轮本体的外弧面。
进一步，对于单波传动的谐波减速器，弹性补偿装置的数量至少为1个，弹性补偿装置位于凸轮本体的长轴端的外圆周边缘。
进一步，所述弹性补偿装置的数量为2个，均位于凸轮本体的长轴端的外圆周边缘。
进一步，所述弹性补偿装置的数量为3个，均位于凸轮本体的长轴端的外圆周边缘。
进一步，对于双波传动的谐波减速器，弹性补偿装置的数量至少为2个，分别位于凸轮本体长轴方向相对的两端的外圆周边缘。
进一步，所述弹性补偿装置的数量为4个，凸轮本体长轴方向相对的两端的外圆周边缘各两个。
进一步，所述弹性补偿装置的数量为6个，凸轮本体长轴方向相对的两端的外圆周边缘各3个。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
设有弹性补偿装置，弹性补偿装置被径向压缩，被压缩的弹性补偿装置产生的回弹力使柔性轴承和柔性齿轮沿柔性齿轮与刚性齿轮啮合部位产生径向向外扩张的弹性变形，该弹性变形能补偿消除或减少柔性齿轮与刚性齿轮轮齿啮合部位的间隙，达到消除或减少因加工精度和齿轮磨损所产生的间隙，从而提高谐波减速器的传动精度、传动平稳性和使用寿命。
附图说明
图1是现有的谐波减速器的俯视图。
图2是现有的谐波减速器的侧面剖视图。
图3是图1的局部A的放大图。
图4是现有的凸轮的结构示意图。
图5是图4的俯视图。
图6是图4沿纵向的剖视图。
图7是本发明实施例1的结构示意图。
图8是图7所示实施例的侧面剖视图。
图9是图7所示实施例的局部A的放大图。
图10是图7所示实施例的局部B的放大图。
图11是图7所示实施例的凸轮的结构示意图。
图12是图11的俯视图。
图13是本发明实施例2的凸轮的俯视图。
图14是本发明实施例4的凸轮的俯视图。
图15是本发明实施例5的凸轮的俯视图。
图中：1—刚性齿轮，2—柔性齿轮，3—凸轮，4—柔性轴承，5—弹性补偿装置，6—弧形细长槽孔，7—第一缝槽，8—第二缝槽。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
参照图7、8、9、10，本实施例包括刚性齿轮1，刚性齿轮1内设有柔性齿轮2，柔性齿轮2内设有柔性轴承4，柔性轴承4内设有凸轮3，凸轮3和柔性轴承4共同构成波发生器，凸轮3开有中心孔，凸轮3包括凸轮本体和弹性补偿装置5，弹性补偿装置5位于凸轮本体的外圆周边缘。
参照图11、12弹性补偿装置5为一中部开有弧形细长槽孔6的弧形块，弧形块的内弧面中部与凸轮本体连接成一体，弧形块的内弧面左部和右部与凸轮本体之间均开有第一缝槽7，弧形块的两侧与凸轮本体之间均开有第二缝槽8，同侧的第一缝槽7和第二缝槽8相互连通，弧形块的外弧面高于凸轮本体的外弧面。
在谐波传动中，波发生器旋转一圈，柔性齿轮2某一点变形的循环次数，叫做柔性齿轮2的变形波数，用符号u表示；即变形波数应按柔性齿轮2与刚性齿轮1啮和的区域数目来确定。一般情况下，可以采用单波（u=1）、双波（u=2）、三波（u=3）、四波（u=4）传动。
本实施例为双波传动的谐波减速器，弹性补偿装置5的数量为4个，凸轮本体长轴方向相对的两端的外圆周边缘各两个。
实施例2
参照图13，本实施例与实施例1的区别仅在于：弹性补偿装置5的数量为2个，分别位于凸轮本体长轴方向相对的两端的外圆周边缘。其余同实施例1。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于：弹性补偿装置5的数量为6个，凸轮本体长轴方向相对的两端的外圆周边缘各3个。其余同实施例1。
实施例4
参照图14，本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例为单波传动的谐波减速器，弹性补偿装置5的数量为1个，弹性补偿装置5位于凸轮本体的长轴端的外圆周边缘。其余同实施例1。
实施例5
参照图15，本实施例与实施例3的区别仅在于：弹性补偿装置5的数量为2个，均位于凸轮本体的长轴端的外圆周边缘。其余同实施例3。
实施例6
本实施例与实施例3的区别仅在于：弹性补偿装置5的数量为3个，均位于凸轮本体的长轴端的外圆周边缘。其余同实施例3。
本发明的工作原理如下：
弹性补偿装置5被径向压缩，被压缩的弹性补偿装置5产生的回弹力使柔性轴承4和柔性齿轮2沿柔性齿轮2与刚性齿轮1啮合部位产生径向向外扩张的弹性变形，该弹性变形能补偿消除或减少柔性齿2轮与刚性齿轮1轮齿啮合部位的间隙，达到消除或减少因加工精度和齿轮磨损所产生的间隙，从而提高谐波减速器的传动精度和使用寿命。参照图9，柔性齿轮2与刚性齿轮1之间啮合紧密，谐波减速器的传动精度高，传动平稳性好。
除此之外，该弹性补偿装置5还可以吸收掉部分谐波减速器因启动、停止、换向所产生的冲击能量，从而降低谐波减速器因启动、停止、换向所产生的噪音，减少对齿轮的冲击力，提高谐波减速器抗冲击破坏的能力。
本发明的凸轮3是在现有的凸轮的结构基础上进行加工而成，在现有的凸轮的边缘开一个弧形细长槽孔6，在弧形细长槽孔6的两侧分别开一个第一缝槽7，在弧形细长槽孔6的两侧下方分别开一个弧形的第二缝槽8，同侧的第一缝槽7和第二缝槽8相互连通。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器，包括刚性齿轮（1），所述刚性齿轮（1）内设有柔性齿轮（2），所述柔性齿轮（2）内设有柔性轴承（4），所述柔性轴承（4）内设有凸轮（3），所述凸轮（3）和柔性轴承（4）共同构成波发生器，凸轮（3）开有中心孔，其特征在于：所述凸轮（3）包括凸轮本体和弹性补偿装置（5），弹性补偿装置（5）位于凸轮本体的外圆周边缘。
2.如权利要求1所述的具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器，其特征在于：所述弹性补偿装置（5）为一中部开有弧形细长槽孔（6）的弧形块，弧形块的内弧面中部与凸轮本体连接成一体，弧形块的内弧面左部和右部与凸轮本体之间均开有第一缝槽（7），弧形块的两侧与凸轮本体之间均开有第二缝槽（8），同侧的第一缝槽（7）和第二缝槽（8）相互连通，弧形块的外弧面高于凸轮本体的外弧面。
3.如权利要求1或2所述的具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器，其特征在于：对于单波传动的谐波减速器，弹性补偿装置（5）的数量至少为1个，弹性补偿装置（5）位于凸轮本体的长轴端的外圆周边缘。
4.如权利要求3所述的具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器，其特征在于：所述弹性补偿装置（5）的数量为2个，均位于凸轮本体的长轴端的外圆周边缘。
5.如权利要求3所述的具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器，其特征在于：所述弹性补偿装置（5）的数量为3个，均位于凸轮本体的长轴端的外圆周边缘。
6.如权利要求1或2所述的具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器，其特征在于：对于双波传动的谐波减速器，弹性补偿装置（5）的数量至少为2个，分别位于凸轮本体长轴方向相对的两端的外圆周边缘。
7.如权利要求6所述的具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器，其特征在于：所述弹性补偿装置（5）的数量为4个，凸轮本体长轴方向相对的两端的外圆周边缘各两个。
8.如权利要求6所述的具有齿轮间间隙自动补偿消除或减小功能的谐波减速器，其特征在于：所述弹性补偿装置（5）的数量为6个，凸轮本体长轴方向相对的两端的外圆周边缘各3个。
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