CN109356992B - 变形量可限制的双柔轮谐波减速机 - Google Patents

Abstract

一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，其特征是：变形量可限制的双柔轮谐波减速机，包括强柔轮、弱柔轮、波发生器和强柔轮变形量限位零件，所述强柔轮和弱柔轮同轴轴向固定并径向固定，强柔轮和弱柔轮上分别设有可以相互啮合的齿，强柔轮和弱柔轮存在齿数差，波发生器使弱柔轮发生非圆弹性形变并与强柔轮部分啮合，强柔轮与弱柔轮接触部分受到弱柔轮的的径向压力产生非圆弹性形变，所述强柔轮柔性管状壁无齿一面加工有限位接触面，所述强柔轮变形量限位零件与强柔轮相对固定，所述强柔轮变形量限位零件上加工有环形限位面，所述强柔轮受弱柔轮径向压力变形区域的限位接触面与所述强柔轮变形量限位零件上的环形限位面接触。

Description

变形量可限制的双柔轮谐波减速机

技术领域

本发明涉及减速机领域，尤其是涉及一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机。

背景技术

谐波齿轮传动是美国发明家C.W.Musser于1955年发明创造的，它是一种利用柔性工作构件的弹性形变进行运动或动力传递的一种新型传动方式，它突破了机械传动采用刚性构件机构的模式，使用了一个柔性构件来实现机械传动，从而获得了一系列其他传动所难以达到的特殊功能。由于中间柔性构件的变形过程基本上是一个对称的谐波，故而得名。

谐波齿轮传动减速原理是指利用柔轮、刚轮和波发生器的相对运动，主要是柔轮的可控弹性变形来实现运动和动力传递的。波发生器内的椭圆形凸轮在柔轮内旋转使柔轮产生变形。在波发生器的椭圆形凸轮长轴两端处的柔轮轮齿和刚轮轮齿进入啮合时，短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿脱开。对于波发生器长轴和短轴之间的齿，沿柔轮和刚轮周长的不同区段内处于逐渐进入啮合的半啮合状态，称为啮入；处于逐渐退出啮合的半啮合状态，称为啮出。当波发生器连续转动时，柔轮不断产生形变，使两轮轮齿在啮入、啮合、啮出和脱开四种运动不断改变各自原来的工作状态，产生错齿运动，实现了主动波发生器到柔轮的运动传递。

现有的谐波齿轮传动装置的构成①刚轮:刚性的内齿轮，一般情况下比柔轮多2齿，通常固定在机壳上；②柔轮:开口部外圈带有齿轮的薄杯形金属弹性部件，它随波发生器的转动而变形，通常与输出轴联接；③波发生器:由一个椭圆形凸轮和一个柔性轴承组成，通常与输入轴相联。柔性轴承内圈固定在凸轮上，外圈可通过滚珠实施弹性形变成椭圆形。

但是目前谐波减速机的回差取决于柔轮在波发生器的作用下发生椭圆变形后的椭圆长轴的齿与钢轮齿的啮合紧密程度，啮合不紧密则回差较大，啮合过盈则会无法装配或者转动困难，柔轮与钢轮能否精准的啮合取决于谐波减速机的生产精度，较高的精度要求提升了生产成本也限制了某些较为廉价的材料和加工工艺的使用；与此同时，柔轮、钢轮和波发生器都会在运转过程中一定程度的磨损，磨损也会造成柔轮与钢轮的啮合紧密程度逐渐降低，减速机的回差会逐渐加大，这决定了减速机的精度寿命不能太长。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机。

本发明所采用的技术方案是。

一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，变形量可限制的双柔轮谐波减速机，包括强柔轮、弱柔轮、波发生器和强柔轮变形量限位零件，所述强柔轮和弱柔轮同轴轴向固定并径向固定，强柔轮和弱柔轮上分别设有可以相互啮合的齿，强柔轮和弱柔轮存在齿数差，波发生器使弱柔轮发生非圆弹性形变并与强柔轮部分啮合，强柔轮与弱柔轮接触部分受到弱柔轮的径向压力产生非圆弹性形变，所述强柔轮柔性管状壁无齿一面加工有限位接触面，所述强柔轮变形量限位零件与强柔轮相对固定，所述强柔轮变形量限位零件上加工有环形限位面，所述强柔轮受弱柔轮径向压力变形区域的限位接触面与所述强柔轮变形量限位零件上的环形限位面接触，强柔轮的变形量因强柔轮变形后与强柔轮变形量限位零件接触而受限制。变形量可限制的双柔轮谐波减速机就是用刚性大于现有谐波减速机柔轮的一个强柔轮替代现有谐波减速机的刚轮，所以说强柔轮区别于现有钢轮的一个显著特征是：所述强柔轮具有与现有谐波减速机柔轮相似的柔性薄壁，也就是说强柔轮包含有在可以弹性形变齿圈结构与不能弹性形变的连接法兰盘结构之间的一段可以弹性形变的薄壁结构，这段可以利于齿圈结构面发生非圆弹性形变的结构通常选用薄壁管状结构；变形量可限制的双柔轮谐波减速机的另一个显著特征是，弱柔轮在波发生器的作用下发生非圆变形后的距离减速机轴心最远的齿的分度圆半径大于强柔轮未组装之前的圆形齿圈的分度圆半径；所述弱柔轮在波发生器的作用下发生非圆弹性形变并且强柔轮在弱柔轮非圆变形后的啮合部分齿的径向压力下发生非圆弹性形变，所述弱柔轮始终保持有部分齿随着波发生器的自转方向连续啮入啮出强柔轮的齿，由于强柔轮和弱柔轮存在齿数差异，所以表现出波发生器自转转动驱动强柔轮和弱柔轮会发生相对转动，实现减速增扭的减速机效果，波发生器上设有与输入动力源连接的轴孔或者法兰盘，强柔轮和弱柔轮上分别设置固定法兰盘和输出法兰盘；当然变形量可限制的双柔轮谐波减速机同样具有现有谐波减速机的可逆输出特性；实际应用时所述波发生器大多选用椭圆凸轮并在凸轮外圈设有滚动轴承的结构，椭圆凸轮属于2头凸轮能够导致弱柔轮有两处齿与强柔轮啮合，所述强柔轮和弱柔轮之间的齿数差应为波发生器的凸轮头数的整数倍，理论上讲还可以使用单头凸轮或三头以上的多头凸轮使弱柔轮与强柔轮有一处或多处啮合，使用不同头数的凸轮对强柔轮和弱柔轮的齿数和齿形有相应的要求；强柔轮和弱柔轮可以使用摆线齿、渐开线齿，三角形齿、梯形齿以及圆摆线齿等，由于强柔轮可以存在一定的变形量，等于是可以设定一定的齿面啮合压力可控范围值，啮合程度也有所提高，可便于使用更小的齿高，使用更小的齿高有利于减少弱柔轮的弹性形变量从而减速材料疲劳，同时更小的齿高也更利于减速机小型化。使用双柔轮的目的在于允许在谐波减速机运转时强柔轮可以随着弱柔轮存在少量或微量非圆弹性形变；这样不但能增加谐波减速机对零件工差的容错能力，还能提升谐波减速机的抗磨损能力从而延长精度寿命，因此也就允许使用较为廉价的材料和加工工艺来生产制造精度较好的谐波减速机，从而大幅度降低谐波减速机的成本。变形量可限制的双柔轮谐波减速机就是用一个有环形接触面的零件来限制强柔轮的变形量，或者说限制强柔轮变形后椭圆长轴的最大值，强柔轮变形量限位零件与强柔轮相对固定在调试好的与强柔轮同轴的安装位置；所述强柔轮柔性管状壁分为管状壁内面和管状壁外面，如果内面有齿则无齿一面指管状壁外面，如果外面加工有和弱柔轮啮合的齿则无齿一面指管状壁的内面；为了降低限位面接触压强，强柔轮上的限位接触面和强柔轮限位零件上与强柔轮接触的面加工成在接触时相互吻合的面，比如角度近似的倒角面或圆角半径近似的圆角面；所述变形量可限制的双柔轮谐波减速机的强柔轮和弱柔轮的齿廓可以选用渐开线齿廓或梯形齿廓等等，然而与大多数齿廓线的齿轮传动同理，保持齿面为接触受力面是基本的齿廓设计常识，就本发明而言要考虑到在整个磨损和调节变形状态下弱柔轮与强柔轮的齿保持齿面接触受力为主而不是齿尖等其他部位受力为主。

所述强柔轮变形量限位零件上的环形限位面为直径渐变的环形限位面，直径渐变的环形限位面可以通过改变强柔轮变形量限位零件相对强柔轮的轴向位置实现对强柔轮的变形量限位量的不同，因为强柔轮变形后限位接触面的椭圆长轴不能大于与其接触的强柔轮变形量限位零件的限位接触面的直径，所以改变强柔轮变形量限位零件与强柔轮接触的环形限位面的直径就可以改变对强柔轮变形量的限位值；常用的直径渐变的环形限位面为倒角面或圆角面。

所述强柔轮变形量限位零件可以通过可调节的轴向位置实现其与强柔轮限位接触面接触的环形限位面的直径不同，实现对强柔轮变形量限位值的调节。也就是说通过调整强柔轮变形量限位零件的轴向位置可以调整强柔轮变形量限位值，这样就提出了一种可以调节强柔轮变形量的机制。

所述强柔轮变形量限位零件通过螺纹直接或通过减速机其他零件间接与强柔轮轴向固定，并通过螺纹相对旋转实现轴向位置调节。使用螺纹连接强柔轮变形量限位零件和强柔轮，或者使用螺纹连接强柔轮变形量限位零件和任何与强柔轮相对固定的零件，然后通过旋转强柔轮变形量限位零件实现强柔轮变形量限位零件与强柔轮之间轴向相对固定的位置的改变；通常螺纹的轴心线与强柔轮同轴；通常由于强柔轮表面不适合加工出螺纹，所以需要一个连接零件用于与强柔轮固定并加工有螺纹，该连接零件的螺纹与强柔轮变形量限位零件相连接，当然该连接零件可能直接与强柔轮的翻边固定也可能和强柔轮的翻边固定在同一个轴承外圈上或同一个机壳体上；所述变形量可限制的双柔轮谐波减速机还可以在减速机主轴承零件上加工出与强柔轮变形量限位零件相配合的螺纹，强柔轮变形量限位零件直接通过螺纹固定在与强柔轮固定的轴承零件上。

所述强柔轮变形量限位零件通过螺纹与强柔轮固定的方式还包括螺纹防松机构，所述螺纹防松机构为顶丝或花键。现有技术中有大量的螺纹防松机构首先是各种顶丝，有顶住螺纹的和顶住工件表面的，总之是顶丝拧在相互螺纹固定的两个零件中的一个上而顶在另一个零件上；使用花键固定的防松方法也有很多种比如弹性太阳垫圈的原理，或者使用可拆卸的花键垫圈通过每次拆装花键垫圈来实现防松固定，在本发明提出的技术方案中，因为需要调整，所以使用一次性的防松机制或者胶水等不可逆转的防松机制不是理想的选择。

在所述强柔轮变形量限位零件上设有齿轮，外界可以通过齿轮或蜗杆零件推动该齿轮，从而推动强柔轮变形量限位零件转动，并且外径可以通过不转动的齿轮或蜗杆零件锁止强柔轮变形量限位零件上的齿轮，实现强柔轮变形量限位零件与强柔轮相对轴向位置的锁止。在本段描述中外界零件不是变形量可限制的双柔轮谐波减速机的一部分，而是指代所有能够和强柔轮变形量限位零件上的齿轮组成传动副的转动或锁止力的输入零件，通过在强柔轮变形量限位零件设有与其调节螺纹同轴的齿轮，外界零件可以是另一个与该齿轮组成齿轮传动副的齿轮，外界零件也可以是一个与该齿轮组成斜齿轮蜗杆传动副的蜗杆，当然作为外界零件的齿轮或蜗杆转动时能够带动强柔轮变形量限位零件转动旋紧或旋松其与强柔轮轴向位置固定的螺纹，实现强柔轮变形量限位零件的轴向位置调节；同理当作为外界零件的齿轮或蜗杆固定不转时也起到锁止强柔轮变形量限位零件的作用，就是锁止了强柔轮变形量限位零件与强柔轮的轴向位置。

还包括一个给强柔轮变形量限位零件施加轴向力的弹性零件，强柔轮变形量限位零件在该弹性零件的力作用下可轴向移动。弹性零件可以选用弹簧或胶垫，弹性零件压缩安装，其膨胀弹力可轴向推动强柔轮变形量限位零件向其与强柔轮接触区域半径更小的方向移动，每当强柔轮因齿面磨损等原因变形量出现减少时，强柔轮变形量限位零件便在弹性零件的作用力下轴向移动，强柔轮上的限位接触面与强柔轮轴心角度应小于20度，甚至小于10度更好，这样强柔轮和强柔轮变形量限位零件之间的接触压力的轴向分量尽可能小，尽量减少或避免该压力造成的强柔轮变形量限位零件压缩弹性零件产生轴向移动。

所述强柔轮变形量限位零件可以加工成柔轮保护壳或柔轮保护壳的一部分。在现在强柔轮变形量上限值的同时保护强柔轮免受外界零件安装造成的干涉的影响。

所述的变形量可限制的双柔轮谐波减速机，还包括一个连接零件，该连接零件与强柔轮相对固定，所述强柔轮变形量限位零件与该零件连接固定，实现与强柔轮相对固定。所述连接零件通常设有翻边，其翻边与强柔轮的翻边设有位置相对应的螺栓孔，可以通过螺栓相互固定也可以通过被螺栓固定到轴承或设备壳体等位置实现其与强柔轮的相对固定。

所述的变形量可限制的双柔轮谐波减速机，还包括一个齿轮或蜗杆，所述齿轮或蜗杆可以与强柔轮变形量限位零件上加工的齿轮组成齿轮传动副或蜗杆斜齿轮传动副，所述齿轮和蜗杆的自转轴心与强柔轮相对固定。所述齿轮和蜗杆可以作为套件与所述的变形量可限制的双柔轮谐波减速机共同使用，可以在减速机本体上加工出固定齿轮或蜗杆自转轴的结构，也可以在装减速机的设备壳体上加工出固定齿轮或蜗杆的自转轴的结构；固定齿轮或蜗杆的自转轴的结构通常为轴承座并镶嵌有滑动或滚动轴承。

所述的变形量可限制的双柔轮谐波减速机，所述强柔轮包含有在齿圈结构与连接法兰盘结构之间的一段可以弹性形变的薄壁结构。所述强柔轮具有与现有谐波减速机柔轮相似的柔性薄壁，也就是说强柔轮包含有在可以弹性形变齿圈结构与不能弹性形变的连接法兰盘结构之间的一段可以弹性形变的薄壁结构，这段可以利于齿圈结构面发生非圆弹性形变的结构通常选用薄壁管状结构。

所述的变形量可限制的双柔轮谐波减速机，弱柔轮在波发生器的作用下发生非圆变形后的距离减速机轴心最远的齿的分度圆半径大于强柔轮未组装之前的圆形齿圈的分度圆半径。这个大于量保证的强柔轮会在组装后产生一定量的弹性形变，这个大于量也就是强柔轮的弹性形变量，强柔轮只有在保持一定的弹性形变量的基本前提下才能达到本发明的技术效果；上述大小关系是建立在弱柔轮在内强柔轮在外的，此时弱柔轮设有外齿齿圈强柔轮设有内齿齿圈，波发生器作用于弱柔轮内壁。

所述强柔轮在未组装之前的圆形齿圈的分度圆半径大于弱柔轮在波发生器的作用下发生非圆变形后的距离减速机轴心最近的齿的分度圆半径。理论上还有另外一种弱柔轮设有内齿齿圈在外而强柔轮设有外齿齿圈在内的谐波减速机结构，波发生器作用于弱柔轮外壁，这时弱柔轮向内挤压强柔轮，这样的结构就要求强柔轮在未组装之前的圆形齿圈的分度圆半径大于弱柔轮在波发生器的作用下发生非圆变形后的距离减速机轴心最近的齿的分度圆半径，一般情况下建议这个大于的量值至少在0.05mm以上，某些情况下这个大于的量值甚至要求在0.1mm或1mm以上，这个大于的量值就是组装后的强柔轮的柔性变形量，强柔轮的柔性变形量与强柔轮半径、强柔轮的材料以及加工精度水平有关，强柔轮半径越大的理论上强柔轮设计变形量应该越大，材料越软的理论上上述变形量应设计的越大，加工精度要求越低时理论上上述变形量应设计的越大，如果是采用椭圆形波发生器，上述变形量就是强柔轮椭圆变形后的椭圆长轴半径与椭圆短轴半径之差。

所述变形量可限制的双柔轮谐波减速机还包括减速机主轴承，所述强柔轮和弱柔轮通过减速机主轴承实现同轴轴向固定并径向固定。减速机主轴承要能承受轴向力矩、径向力矩和倾覆力矩，减速机主轴承通常选用交叉滚子轴承或双列角接触轴承，还可以选用分别安装的一对角接触轴承或一对圆锥滚子轴承，在具体减速机结构中可以是任何同等具有承受轴向力矩、径向力矩和倾覆力矩的轴承或轴承组合；而且减速机主轴承全部或部分的轴承内圈和轴承外圈可以直接分别加工在强柔轮和弱柔轮上，也可以通过螺栓固定等方法分别固定在强柔轮和弱柔轮上；变形量可限制的双柔轮谐波减速机的输出法兰和固定法兰可以分别加工在强柔轮和弱柔轮上，也可以分别加工在减速机主轴承的轴承内圈和轴承外圈，某些特殊情况下减速机主轴承可以选用滑动轴承的形式来实现，甚至可以直接在强柔轮和弱柔轮上分别加工出全部或部分的滑动轴承的内圈和外圈。

所述变形量可限制的双柔轮谐波减速机还包括波发生器定位轴承，所述波发生器通过波发生器定位轴承与强柔轮或弱柔轮轴向固定并径向固定。由于没有了现有谐波减速机的钢轮，更好的固定波发生器的轴心使其与强柔轮或弱柔轮同轴能够有效减少波发生器连接电机时出现微量不同轴对减速机的使用寿命和传动效率的影响，上述波发生器定位轴承与现有谐波减速机中波发生器包含的非圆轴承不可混淆，是另外附加的圆形轴承；如果在实际结构中如电机轴等波发生器的驱动轴和减速机主轴承有很好的同轴径向固定则可以不需要波发生器定位轴承了，这时波发生器是通过输入驱动轴来实现与强柔轮和弱柔轮的同心径向固定的。

所述弱柔轮在波发生器的作用下发生非圆变形后的距离减速机轴心最远的齿的分度圆半径最好大于强柔轮未组装之前的圆形齿圈的分度圆半径0.2mm以上。

上述是所述的尺寸差就是组装后的强柔轮的柔性变形量，强柔轮的柔性变形量与强柔轮半径、强柔轮的材料以及加工精度水平有关，强柔轮半径越大的理论上强柔轮设计变形量应该越大，材料越软的理论上上述变形量应设计的越大，加工精度要求越低时理论上上述变形量应设计的越大，如果是采用椭圆形波发生器，上述变形量就是强柔轮椭圆变形后的椭圆长轴半径与椭圆短轴半径之差。

所述强柔轮的壁厚大于弱柔轮的壁厚的1.2倍且小于弱柔轮壁厚的4倍。所述的强柔轮的壁厚或弱柔轮的壁厚是指柔轮主要柔性非圆形变的管状部分的壁厚，上述限定主要是考虑到强柔轮和弱柔轮通常会选用弹性模量相近似或相同的材料的前提下，如果强柔轮和弱柔轮选用了弹性模量差异较大的材料则应根据材料弹性模量差异换算上述壁厚限定范围。

所述强柔轮为内翻边或外翻边管形弹性零件。所述翻边上加工有部分减速机主轴承的内圈或外圈，或是在翻边上加工有螺丝孔与减速机主轴承的内圈或外圈通过螺栓固定，内翻边型通常也被称为杯形。

所述弱柔轮为内翻边或外翻边的薄壁管形弹性零件。所述翻边上加工有部分减速机主轴承的内圈或外圈，或是在翻边上加工有螺丝孔与减速机主轴承的内圈或外圈通过螺栓固定，内翻边型通常也被称为杯形。

通常情况下现有的谐波减速机都是柔轮在内钢轮在外的，这时柔轮上加工有外齿，钢轮上加工有内齿；但是从理论上讲柔轮在外钢轮在内，这时柔轮上加工有内齿，钢轮上加工有外齿，同时配合波发生器非圆轴承的内圈向内挤压柔轮使其和钢轮啮合也是可行的，这是更有利于结构空心化的谐波减速机结构形式，当然如果是为了更好的空心化，此时的波发生器的自转动力可能来自同样空心的外转子电机或者来自波发生器外圈的齿轮或同步带传动；同理，本发明的变形量可限制的双柔轮谐波减速机通常情况下都是采用强柔轮在外弱柔轮在内的结构形式，这时弱柔轮上加工有外齿，强柔轮上加工有内齿，但是同理理论上也可以采用强柔轮在内弱柔轮在外的形式强柔轮加工有外齿弱柔轮加工有内齿，弱柔轮就可能选用外翻边管状造型，强柔轮采用内翻边管状造型，同时波发生器采用中空的形式用波发生器的非圆轴承的内圈挤压弱柔轮发生非圆变形，同时弱柔轮进一步挤压强柔轮使其发生轻微的非圆变形，此时的波发生器的自转动力可能来自同样空心的外转子电机或者来自波发生器外圈的齿轮或同步带传动，根据本段描述的变形量可限制的双柔轮谐波减速机的结构其强柔轮变形量限位零件就应该位于强柔轮内，所限制的也不再是强柔轮椭圆变形的长轴最大值而是限制强柔轮椭圆变形的短轴最小值。

所述变形量可限制的双柔轮谐波减速机还包括外柔轮保护壳，所述柔轮保护壳与减速机主轴承的内圈或外圈固定。强柔轮和弱柔轮都是柔性的，可以统称为柔轮，由于减速机外侧不是钢轮而是柔轮，所以减速机外侧柔轮的保护至关重要，既要保证运输和安装过程不损坏外柔轮，也要保证减速机安装时给外柔轮变形留有足够的空间，所以柔轮保护壳可以提供有效的防护；在柔轮外与强柔轮固定并与强柔轮变形量限位零件通过螺纹连接的零件，可以作为柔轮保护壳的一部分，同时也是强柔轮变形量限位零件调节机构的一部分，此时该与强柔轮固定的零件和强柔轮变形量限位零件一同起到柔轮保护壳的功能；同时柔轮保护壳与能够作为减速机主轴承和波发生器定位轴承的同轴固定连接件，波发生器定位轴承通过柔轮保护壳与减速机主轴承同轴固定。

所述变形量可限制的双柔轮谐波减速机的强柔轮或弱柔轮为塑胶材料注塑成型或塑胶材料注塑成型后经过少量加工成型。注塑加工工艺的精度低于精密金属加工，且塑胶零件具有吸水性和热变形缺点，现有的谐波减速机结构如果使用注塑加工工艺加工柔轮则很难达到极少回差的高效率传动，如果使用变形量可限制的双柔轮谐波减速机的结构，注塑加工的工差小于预设强柔轮的弹性变形量即可实现精密的谐波减速传动；POM材料和尼龙材料都是潜在适合注塑加工为柔轮的材料，例如PA66、PA6、PA601等尼龙材料都非常适合直接注塑加工或注塑后再经过少量机加工制造本发明技术方案的柔轮零件；随着高分子注塑材料的发展，不断有新的复合型高分子材料被研发出来，例如PEEK等新一代高分子材料的机械性能更优，只要硬度、耐磨性、韧性和耐疲劳性符合要求的高分子注塑材料都可以用来注塑加工变形量可限制的双柔轮谐波减速机的柔轮零件和强柔轮变形量限位零件，这能大幅度降低精密减速机的成本和减轻减速机的重量。

所述的变形量可限制的双柔轮谐波减速机的弱柔轮和强柔轮分别直接注塑成型为包含部分主轴承的内圈和外圈的零件。因为注塑成型的便利性，从简化结构和降低成本的角度考虑，将主轴承的部分内圈或外圈直接一体注塑在弱柔轮和强柔轮零件上，当然零件加工过程可以包括注塑成型后再经过少量后期机械加工。

所述的变形量可限制的双柔轮谐波减速机的弱柔轮上直接加工成型有波发生器的滚珠滚槽。在使用塑胶材料注塑成型弱柔轮时，波发生器也可以使用注塑成型，将轴承的滚动体在组装时填充进波发生器和弱柔轮上分别预先加工好的主轴承内圈和主轴承外圈之间，尤其是使用满滚珠填充时形成满滚珠轴承更有利于简化结构和降低成本。

所述变形量可限制的双柔轮谐波减速机的齿可以使用激光刻或蚀刻进行加工。现有的谐波减速机由于公差的限制不便于使用很小的齿，而变形量可限制的双柔轮谐波减速机由于具有良好的公差容错性，可以使用很小的齿，这样谐波减速机可以设计为弱柔轮只发生很小的非圆变形便可运转，这能够有效提升弱柔轮寿命还能减少发热提升传动效率，由此可以考虑使用激光刻或蚀刻工艺进行强柔轮和弱柔轮的齿的加工，提升加工效率，降低加工成本。

上述强柔轮和弱柔轮虽然强度不同但是都属于柔轮，和波发生器、轴承等部件一样都是谐波减速机领域的一般技术人员以及传动技术领域的一般技术人员熟悉的，对其详细的技术指标和加工工艺以及常用材料本文中不做过多详细解释；对于变形量可限制的双柔轮谐波减速机的常用结构，本专利下文中也会针对几种典型结构给出实施例，相信本领域技术人员理解了本专利的核心发明点是既“一种用弹性模量较强的柔轮替代现有谐波减速机中的钢轮并对该替代钢轮的柔轮进行可调的允许最大变形量限制的谐波减速机”之后，能够充分理解本发明可以适用于现有所有谐波减速机的结构。

附图说明

图1实施例1的变形量可限制的双柔轮谐波减速机主视图。

图2实施例1的变形量可限制的双柔轮谐波减速机剖面图。

图3实施例1的变形量可限制的双柔轮谐波减速机立体图。

图4实施例1的变形量可限制的双柔轮谐波减速机零件分解图。

图5实施例2的变形量可限制的双柔轮谐波减速机主视图。

图6实施例2的变形量可限制的双柔轮谐波减速机剖面图。

图7实施例2的变形量可限制的双柔轮谐波减速机立体图。

图8实施例2的变形量可限制的双柔轮谐波减速机零件分解图。

图9实施例3的变形量可限制的双柔轮谐波减速机主视图。

图10实施例3的变形量可限制的双柔轮谐波减速机剖面图。

图11实施例3的变形量可限制的双柔轮谐波减速机立体图。

图12实施例3的变形量可限制的双柔轮谐波减速机零件分解图。

图13实施例4的变形量可限制的双柔轮谐波减速机主视图。

图14实施例4的变形量可限制的双柔轮谐波减速机剖面图。

图15实施例4的变形量可限制的双柔轮谐波减速机立体图。

图16实施例4的变形量可限制的双柔轮谐波减速机零件分解图。

图中标记含义如下：1、波发生器；2、弱柔轮；3、强柔轮；4、强柔轮变形量限位零件，5、减速机主轴承；；6，弹性零件。

具体实施方式

下面结合附图对具体实施方式提出示例。

实施例1：如图1-4所示，变形量可限制的双柔轮谐波减速机，包括强柔轮、弱柔轮、波发生器、强柔轮变形量限位零件和减速机主轴承，所述减速机主轴承选用交叉滚子轴承，所述强柔轮和弱柔轮都设有安装法兰盘，所述强柔轮和弱柔轮通过法兰盘分别用螺栓与减速机主轴承的外圈和内圈固定，所述强柔轮和弱柔轮都是使用现有谐波减速机柔轮的加工工艺和柔轮常用钢材加工而成，强柔轮和弱柔轮上分别加工有可以相互啮合的齿，弱柔轮设有外齿强柔轮设有内齿，选用渐开线齿形，弱柔轮选用了和大多数现有谐波减速机柔轮相同的薄壁杯形，强柔轮选用外翻边管状并且壁厚是弱柔轮的2.5倍，强柔轮比弱柔轮齿数多2，波发生器使用现有谐波减速机常用的椭圆形凸轮外设滚珠轴承的波发生器，波发生器上设有与输入扭矩连接的键槽轴孔，波发生器装在弱柔轮内使弱柔轮发生非圆弹性形变并与强柔轮部分啮合，弱柔轮在波发生器的作用下发生椭圆弹性形变后，椭圆长轴两端的齿的分度圆半径大于强柔轮零件的齿的分度圆半径0.1mm，强柔轮与弱柔轮接触部分受到弱柔轮的径向压力产生非圆弹性形变；所述强柔轮变形量限位零件使用钢材机加工制成，强柔轮变形量限位零件带有翻边，翻边上设有和强柔轮螺丝孔相对应的孔，所述强柔轮变形量限位零件的翻边和强柔轮的翻边通过上述螺丝孔被螺栓固定在同一轴承的外圈上，所述强柔轮外壁下边缘加工有角度为10度的倒角面，所述强柔轮变形量限位零件内壁也加工有角度为10度倒角面，当强柔轮变形量限位零件和强柔轮固定时，上述两个10度倒角面的径向间距为0.1mm，当弱柔轮和波发生器与强柔轮装配好时，强柔轮发生椭圆变形，强柔轮变形后椭圆长轴的两处10度倒角面与强柔轮变形量限位零件的10度倒角面的径向距离趋近于0；所述弱柔轮始终保持有部分齿随着波发生器的自转方向连续啮入啮出强柔轮的齿，所以表现出波发生器自转转动驱动强柔轮和弱柔轮会发生相对转动，实现减速增扭的减速机效果；图中强柔轮的变形较小，不易于肉眼直观看出强柔轮的椭圆变形量，所以请根据说明书解读并理解强柔轮是有变形量的事实；图中波发生器、轴承等部件为多实体部件，图中标注指向标注部件包含的任意部位实体；分解图中隐藏了部分连接螺栓和垫片。

实施例2：如图5-8所示，变形量可限制的双柔轮谐波减速机，包括强柔轮、弱柔轮、波发生器、强柔轮变形量限位零件和减速机主轴承，所述减速机主轴承选用交叉滚子轴承，所述强柔轮和弱柔轮都设有安装法兰盘，所述强柔轮和弱柔轮通过法兰盘分别用螺栓与减速机主轴承的外圈和内圈固定，所述强柔轮和弱柔轮都是使用现有谐波减速机柔轮的加工工艺和柔轮常用钢材加工而成，强柔轮和弱柔轮上分别加工有可以相互啮合的齿，弱柔轮设有外齿强柔轮设有内齿，选用渐开线齿形，弱柔轮选用了和大多数现有谐波减速机柔轮相同的薄壁杯形，强柔轮选用外翻边柔管状并且壁厚是弱柔轮的2.5倍，强柔轮比弱柔轮齿数多2，波发生器使用现有谐波减速机常用的椭圆形凸轮外设滚珠轴承的波发生器，波发生器上设有与输入扭矩连接的键槽轴孔，波发生器装在弱柔轮内使弱柔轮发生非圆弹性形变并与强柔轮部分啮合，弱柔轮在波发生器的作用下发生椭圆弹性形变后，椭圆长轴两端的齿的分度圆半径大于强柔轮零件的齿的分度圆半径0.1mm，强柔轮与弱柔轮接触部分受到弱柔轮的的径向压力产生非圆弹性形变；所述强柔轮变形量限位零件使用钢材机加工制成，强柔轮变形量限位零件加工有内螺纹，所述变形量可限制的双柔轮谐波减速机还包括一个带有翻边和外螺纹的连接零件，该连接零件也是金属经机加工制成，所述强柔轮变形量限位零件通过上述螺纹与上述连接零件连接，上述连接零件带有翻边，翻边上设有和强柔轮螺丝孔相对应的孔，所述连接零件的翻边和强柔轮的翻边通过上述螺丝孔被螺栓固定在同一轴承的外圈上，所述强柔轮变形量限位零件还设有顶丝螺纹孔，通过在螺纹孔拧顶丝并将顶丝定在连接零件上实现强柔轮变形量限位零件与连接零件之间螺纹固定的防松效果；所述强柔轮外壁下边缘加工有角度为10度的倒角面，所述强柔轮变形量限位零件内壁也加工有角度为10度倒角面，当强柔轮变形量限位零件和强柔轮固定时，上述两个10度倒角面的径向间距为0.1mm，当弱柔轮和波发生器与强柔轮装配好时，强柔轮发生椭圆变形，强柔轮变形后椭圆长轴的两处10度倒角面与强柔轮变形量限位零件的10度倒角面的径向距离趋近于0；所述弱柔轮始终保持有部分齿随着波发生器的自转方向连续啮入啮出强柔轮的齿，所以表现出波发生器自转转动驱动强柔轮和弱柔轮会发生相对转动，实现减速增扭的减速机效果；图中强柔轮的变形较小，不易于肉眼直观看出强柔轮的椭圆变形量，所以请根据说明书解读并理解强柔轮是有变形量的事实；图中波发生器、轴承等部件为多实体部件，图中标注指向标注部件包含的任意部位实体；分解图中隐藏了部分连接螺栓和垫片。

实施例3：如图9-12所示，变形量可限制的双柔轮谐波减速机，包括强柔轮、弱柔轮、波发生器、强柔轮变形量限位零件和减速机主轴承，所述减速机主轴承选用交叉滚子轴承，所述强柔轮和弱柔轮都设有安装法兰盘，所述强柔轮和弱柔轮通过法兰盘分别用螺栓与减速机主轴承的外圈和内圈固定，所述强柔轮和弱柔轮都是使用现有谐波减速机柔轮的加工工艺和柔轮常用钢材加工而成，强柔轮和弱柔轮上分别加工有可以相互啮合的齿，弱柔轮设有外齿强柔轮设有内齿，选用渐开线齿形，弱柔轮选用了和大多数现有谐波减速机柔轮相同的薄壁杯形，强柔轮选用外翻边柔轮形状并且壁厚是弱柔轮的2.5倍，强柔轮比弱柔轮齿数多2，波发生器使用现有谐波减速机常用的椭圆形凸轮外设滚珠轴承的波发生器，波发生器上设有与输入扭矩连接的键槽轴孔，波发生器装在弱柔轮内使弱柔轮发生非圆弹性形变并与强柔轮部分啮合，弱柔轮在波发生器的作用下发生椭圆弹性形变后，椭圆长轴两端的齿的分度圆半径大于强柔轮零件的齿的分度圆半径0.1mm，强柔轮与弱柔轮接触部分受到弱柔轮的的径向压力产生非圆弹性形变；所述强柔轮变形量限位零件使用钢材机加工制成，强柔轮变形量限位零件加工有内螺纹，所述变形量可限制的双柔轮谐波减速机还包括一个带有翻边和外螺纹的连接零件，该连接零件也是金属经机加工制成，所述强柔轮变形量限位零件通过上述螺纹与上述连接零件连接，上述连接零件带有翻边，翻边上设有和强柔轮螺丝孔相对应的孔，所述连接零件的翻边和强柔轮的翻边通过上述螺丝孔被螺栓固定在同一轴承的外圈上，所述强柔轮变形量限位零件还设有外齿轮，该外齿轮是旋转调节强柔轮变形量限位零件的旋转力输入结构，同时也是锁止其位置起到防松效果的防松固定力的输入结构；所述强柔轮外壁下边缘加工有角度为10度的倒角面，所述强柔轮变形量限位零件内壁也加工有角度为10度倒角面，当强柔轮变形量限位零件和强柔轮固定时，上述两个10度倒角面的径向间距为0.1mm，当弱柔轮和波发生器与强柔轮装配好时，强柔轮发生椭圆变形，强柔轮变形后椭圆长轴的两处10度倒角面与强柔轮变形量限位零件的10度倒角面的径向距离趋近于0；所述弱柔轮始终保持有部分齿随着波发生器的自转方向连续啮入啮出强柔轮的齿，所以表现出波发生器自转转动驱动强柔轮和弱柔轮会发生相对转动，实现减速增扭的减速机效果；图中强柔轮的变形较小，不易于肉眼直观看出强柔轮的椭圆变形量，所以请根据说明书解读并理解强柔轮是有变形量的事实；图中波发生器、轴承等部件为多实体部件，图中标注指向标注部件包含的任意部位实体；分解图中隐藏了部分连接螺栓和垫片。

实施例4：如图13-16所示，变形量可限制的双柔轮谐波减速机，包括强柔轮、弱柔轮、波发生器、强柔轮变形量限位零件、弹性零件和减速机主轴承，所述减速机主轴承选用交叉滚子轴承，所述强柔轮和弱柔轮都设有安装法兰盘，所述强柔轮和弱柔轮通过法兰盘分别用螺栓与减速机主轴承的外圈和内圈固定，所述强柔轮和弱柔轮都是使用现有谐波减速机柔轮的加工工艺和柔轮常用钢材加工而成，强柔轮和弱柔轮上分别加工有可以相互啮合的齿，弱柔轮设有外齿强柔轮设有内齿，选用渐开线齿形，弱柔轮选用了和大多数现有谐波减速机柔轮相同的薄壁杯形，强柔轮选用外翻边柔轮形状并且壁厚是弱柔轮的2.5倍，强柔轮比弱柔轮齿数多2，波发生器使用现有谐波减速机常用的椭圆形凸轮外设滚珠轴承的波发生器，波发生器上设有与输入扭矩连接的键槽轴孔，波发生器装在弱柔轮内使弱柔轮发生非圆弹性形变并与强柔轮部分啮合，弱柔轮在波发生器的作用下发生椭圆弹性形变后，椭圆长轴两端的齿的分度圆半径大于强柔轮零件的齿的分度圆半径0.1mm，强柔轮与弱柔轮接触部分受到弱柔轮的的径向压力产生非圆弹性形变；所述强柔轮变形量限位零件使用高硬度铜经机加工制成，强柔轮变形量限位零件为一环形零件，弹性零件为一个钢架胶圈构造的弹性垫圈，所述变形量可限制的双柔轮谐波减速机还包括一个带有内翻边的连接零件，所述弹性零件装在连接零件内翻边和强柔轮变形量限位零件之间，并且压缩装配，始终对强柔轮变形量限位零件有轴向推力，所述强柔轮变形量限位零件在弹性零件推力的作用下始终保持与强柔轮的接触，上述连接零件带有翻边，翻边上设有和强柔轮螺丝孔相对应的孔，所述连接零件的翻边和强柔轮的翻边通过上述螺丝孔被螺栓固定在同一轴承的外圈上；所述强柔轮外壁下边缘加工有角度为10度的倒角面，所述强柔轮变形量限位零件内壁也加工有角度为10度倒角面，当强柔轮变形量限位零件和强柔轮固定时，上述两个10度倒角面的径向间距为0.1mm，当弱柔轮和波发生器与强柔轮装配好时，强柔轮发生椭圆变形，强柔轮变形后椭圆长轴的两处10度倒角面与强柔轮变形量限位零件的10度倒角面保持接触；所述弱柔轮始终保持有部分齿随着波发生器的自转方向连续啮入啮出强柔轮的齿，所以表现出波发生器自转转动驱动强柔轮和弱柔轮会发生相对转动，实现减速增扭的减速机效果；图中强柔轮的变形较小，不易于肉眼直观看出强柔轮的椭圆变形量，所以请根据说明书解读并理解强柔轮是有变形量的事实；图中波发生器、轴承等部件为多实体部件，图中标注指向标注部件包含的任意部位实体；分解图中隐藏了部分连接螺栓和垫片。

Claims (10)

1.一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，其特征是：变形量可限制的双柔轮谐波减速机，包括强柔轮、弱柔轮、波发生器和强柔轮变形量限位零件，所述强柔轮和弱柔轮同轴轴向固定并径向固定，强柔轮和弱柔轮上分别设有能够相互啮合的齿，强柔轮和弱柔轮存在齿数差，波发生器使弱柔轮发生非圆弹性形变并与强柔轮部分啮合，强柔轮与弱柔轮接触部分受到弱柔轮的径向压力产生非圆弹性形变，所述强柔轮柔性管状壁无齿一面加工有限位接触面，所述强柔轮变形量限位零件与强柔轮相对固定，所述强柔轮变形量限位零件上加工有环形限位面，所述强柔轮受弱柔轮径向压力变形区域的限位接触面与所述强柔轮变形量限位零件上的环形限位面接触，强柔轮的变形量因强柔轮变形后与强柔轮变形量限位零件接触而受限制。

2.根据权利要求1所述的一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，其特征是：所述强柔轮变形量限位零件上的环形限位面为直径渐变的环形限位面。

3.根据权利要求2所述的一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，其特征是：所述强柔轮变形量限位零件能够通过可调节的轴向固定位置实现其与强柔轮限位接触面接触的环形限位面的直径不同，实现对强柔轮变形量限位值的调节。

4.根据权利要求3所述的一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，其特征是：所述强柔轮变形量限位零件通过螺纹直接或通过减速机其他零件间接与强柔轮轴向固定，并通过螺纹相对旋转实现轴向位置调节。

5.根据权利要求4所述的一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，其特征是：所述强柔轮变形量限位零件通过螺纹与强柔轮固定的方式还包括螺纹防松机构，所述螺纹防松机构为顶丝或花键。

6.根据权利要求4所述的一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，其特征是：在所述强柔轮变形量限位零件上设有齿轮，外界能够通过齿轮或蜗杆零件推动该齿轮，从而推动强柔轮变形量限位零件转动，并且外径能够通过不转动的齿轮或蜗杆零件锁止强柔轮变形量限位零件上的齿轮，实现强柔轮变形量限位零件与强柔轮相对轴向位置的锁止。

7.根据权利要求1所述的一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，其特征是：所述的一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机还包括一个给强柔轮变形量限位零件施加轴向力的弹性零件，强柔轮变形量限位零件在该弹性零件的力作用下能够轴向移动。

8.根据权利要求1所述的一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，其特征是：所述强柔轮变形量限位零件能够加工成柔轮保护壳或柔轮保护壳的一部分。

9.根据权利要求1所述的一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，其特征是：所述的变形量可限制的双柔轮谐波减速机，还包括一个连接零件，该连接零件与强柔轮相对固定，所述强柔轮变形量限位零件与该零件连接固定实现与强柔轮相对固定。

10.根据权利要求6所述的一种变形量可限制的双柔轮谐波减速机，其特征是：所述的变形量可限制的双柔轮谐波减速机，还包括一个齿轮或蜗杆，所述齿轮或蜗杆能够与强柔轮变形量限位零件上加工的齿轮组成齿轮传动副或蜗杆斜齿轮传动副，所述齿轮和蜗杆的自转轴心与强柔轮相对固定。