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CN110094480B - 两级谐波齿轮减速传动装置和传动方法及传动比计算方法 - Google Patents

两级谐波齿轮减速传动装置和传动方法及传动比计算方法 Download PDF

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CN110094480B CN201910309123.6A CN201910309123A CN110094480B CN 110094480 B CN110094480 B CN 110094480B CN 201910309123 A CN201910309123 A CN 201910309123A CN 110094480 B CN110094480 B CN 110094480B
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任爱华
张光国
王欢
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Abstract

本发明提供了两级谐波齿轮减速传动装置和传动方法及传动比计算方法，壳体内部的一端转动配合有输入轴，所述输入轴的另一端可转动的支撑在连接盘的中心腔体内，所述连接盘安装在输出轴上；所述输入轴上从左到右依次安装有一级波发生器，中心盘，二级波发生器；所述中心盘的外缘固定有柔轮，所述柔轮的内侧壁同时与一级波发生器和二级波发生器构成滚动接触配合，所述柔轮的外侧壁设置有一级柔轮和二级柔轮。此传动装置的第一级波发生器与第二级波发生器同轴同转速，第一级谐波齿轮传动与第二级谐波齿轮传动共用一个柔轮，零件少，重量轻，同时啮合的齿数多，结构紧凑且实现大传动比。

Description

两级谐波齿轮减速传动装置和传动方法及传动比计算方法
技术领域
本发明涉及减速器领域，特别是两级谐波齿轮减速传动装置和传动方法及传动比计算方法。
背景技术
现有的减速器大多采用圆柱直齿或者斜齿减速器，为了实现大传动比也有采用涡轮蜗杆减速器，但是采用圆柱齿减速器，需要多级减速才能满足大传动比的要求，就会增加减速器的体积；采用涡轮蜗杆减速器其传动效率较低，因此需要设计一种紧促型，大传动比的减速传动装置。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供两级谐波齿轮减速传动装置，此减速传动装置为两级谐波齿轮减速传动装置，第一级波发生器与第二级波发生器同轴同转速，第一级谐波齿轮传动与第二级谐波齿轮传动共用一个柔轮，零件少，重量轻，同时啮合的齿数多，结构紧凑且实现大传动比；传动装置输入轴与输出轴的旋转轴线同轴，便于与其它装置连接，缩小传动装置的安装空间；该传动装置所有零件对称布置，可以有效降低振动。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：两级谐波齿轮减速传动装置，它包括壳体，所述壳体内部的一端转动配合有输入轴，所述输入轴的另一端可转动的支撑在连接盘的中心腔体内，所述连接盘安装在输出轴上，输出轴转动配合支撑在壳体的另一端；所述输入轴上并位于壳体的内部从左到右依次安装有：与输入轴固定相连的一级波发生器，与输入轴通过轴承转动配合的中心盘，与输入轴固定连接的二级波发生器；所述中心盘的外缘固定有柔轮，所述柔轮的内侧壁同时与一级波发生器和二级波发生器构成滚动接触配合，所述柔轮的外侧壁设置有一级柔轮和二级柔轮，所述一级柔轮与一级刚轮构成齿轮啮合传动，所述二级柔轮与二级刚轮构成齿轮啮合传动；所述一级刚轮与壳体固定连接，二级刚轮与连接盘固定连接。
所述输入轴通过轴承座支撑安装在壳体的侧壁上，其另一端通过轴承支撑在输出轴的内台阶上。
所述输入轴通过轴承转动配合支撑在连接盘的中心腔体内。
所述一级波发生器由一级转盘、一级柱销和一级滚轮组成，所述一级转盘与输入轴固定连接，所述一级柱销与一级转盘上的柱销孔固定连接，所述一级滚轮通过轴承与一级柱销转动配合。
所述二级波发生器由二级转盘、二级柱销和二级滚轮组成，所述二级转盘与输入轴固定连接，所述二级柱销与二级转盘上的柱销孔固定连接，所述二级滚轮通过轴承与二级柱销转动配合。
所述一级滚轮的外缘与柔轮的内侧壁构成滚动接触配合。
所述二级滚轮的外缘与柔轮的内侧壁构成滚动接触配合。
任意一项所述两级谐波齿轮减速传动装置的传动方法，输入轴旋转时，同步带动一级波发生器和二级波发生器转动，一级波发生器通过一级滚轮与柔轮滚动接触，使柔轮与一级刚轮内啮合接触，由于柔轮与一级刚轮存在齿数差，柔轮转动实现一级减速，转动方向与输入轴相反；柔轮转动同时与二级波发生器的二级滚轮滚动接触，柔轮复合运动通过与二级刚轮内啮合将动力传递给连接盘，连接盘与输出轴固连，从而实现二级减速。
任意一项所述两级谐波齿轮减速传动装置的传动比计算方法，总传动比为：
Figure BDA0002030859150000021
式中：i为总传动比，z1a为一级柔轮的齿数；z1b为一级刚轮的齿数，z2a为二级柔轮的齿数，z2b为二级刚轮的齿数；
当z1b-z1a＝1,z2b-z2a＝1时，总传动比：
Figure BDA0002030859150000022
当一级柔轮齿数多于二级柔轮齿数1个齿时，总传动比为：
i2＝z1az2b
当一级柔轮齿数少于二级柔轮齿数1个齿时，总传动比为：
i3＝-z1az2b
上述传动比计算表明，所述一级刚轮和一级柔轮，二级刚轮和二级柔轮及一级柔轮和二级柔轮都为一个齿数差时可得到最大传动比，最大传动比大小取决一级柔轮齿数与二级刚轮齿数的乘积，旋转方向取决于一级柔轮齿数与二级柔轮齿数的差值正负号。
本发明有如下有益效果：
1、该传动装置为两级谐波齿轮减速传动装置，一级波发生器与二级波发生器同轴同转速，一级谐波齿轮传动与二级谐波齿轮传动共用一个柔轮，零件少，重量轻，同时啮合的齿数多，结构紧凑且实现大传动比。
2、传动装置输入轴与输出轴的旋转轴线同轴，便于与其它装置连接，缩小传动装置的安装空间。
3、该传动装置所有零件对称布置，可以有效降低振动。
4、该传动装置为两级谐波齿轮减速传动装置，二级刚轮、柔轮及波发生器都可相对壳体转动，而传统谐波齿轮传动，刚轮、柔轮及波发生器必有一个是固定。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明剖视图。
图中：包括壳体1，输入轴2，一级转盘3，一级柱销4，一级滚轮5，柔轮6，一级刚轮7，中心盘8，二级刚轮9，连接盘10，二级滚轮11，二级柱销12，二级转盘13，输出轴14，一级柔轮15，二级柔轮16。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
参见图1，两级谐波齿轮减速传动装置，它包括壳体1，所述壳体1内部的一端转动配合有输入轴2，所述输入轴2的另一端可转动的支撑在连接盘10的中心腔体内，所述连接盘10安装在输出轴14上，输出轴14转动配合支撑在壳体1的另一端；所述输入轴2上并位于壳体1的内部从左到右依次安装有：与输入轴2固定相连的一级波发生器，与输入轴2通过轴承转动配合的中心盘8，与输入轴2固定连接的二级波发生器；所述中心盘8的外缘固定有柔轮6，所述柔轮6的内侧壁同时与一级波发生器和二级波发生器构成滚动接触配合，所述柔轮6的外侧壁设置有一级柔轮15和二级柔轮16，所述一级柔轮15与一级刚轮7构成齿轮啮合传动，所述二级柔轮16与二级刚轮9构成齿轮啮合传动；所述一级刚轮7与壳体1固定连接，二级刚轮9与连接盘10固定连接。通过采用上述结构的传动装置，其采用两级谐波齿轮减速，一级波发生器与二级波发生器同轴同转速，一级谐波齿轮传动与二级谐波齿轮传动共用一个柔轮，零件少，重量轻，同时啮合的齿数多，结构紧凑且实现大传动比。
进一步的，所述输入轴2通过轴承座支撑安装在壳体1的侧壁上，其另一端通过轴承支撑在输出轴14的内台阶上。
进一步的，所述输入轴2通过轴承转动配合支撑在连接盘10的中心腔体内。通过上述的结构保证了输入轴与输出轴回转中心同轴，便于与其它结构连接，缩小传动装置安装空间。
进一步的，所述一级波发生器由一级转盘3、一级柱销4和一级滚轮5组成，所述一级转盘3与输入轴1固定连接，所述一级柱销4与一级转盘3上的柱销孔固定连接，所述一级滚轮5通过轴承与一级柱销4转动配合。所述二级波发生器由二级转盘13、二级柱销12和二级滚轮11组成，所述二级转盘13与输入轴1固定连接，所述二级柱销12与二级转盘13上的柱销孔固定连接，所述二级滚轮11通过轴承与二级柱销12转动配合。通过上述的结构，使得一级波发生器与二级波发生器同轴同转速，一级谐波齿轮传动与二级谐波齿轮传动共用一个柔轮。
进一步的，所述一级滚轮5的外缘与柔轮6的内侧壁构成滚动接触配合。通过滚动配合有效的带动一级波发生器转动。
进一步的，所述二级滚轮11的外缘与柔轮6的内侧壁构成滚动接触配合。通过滚动配合有效的带动二级波发生器转动。
实施例2：
任意一项所述两级谐波齿轮减速传动装置的传动方法，输入轴2旋转时，同步带动一级波发生器和二级波发生器转动，一级波发生器通过一级滚轮5与柔轮6滚动接触，使柔轮6与一级刚轮7内啮合接触，由于柔轮6与一级刚轮7存在齿数差，柔轮6转动实现一级减速，转动方向与输入轴2相反；柔轮6转动同时与二级波发生器的二级滚轮11滚动接触，柔轮6复合运动通过与二级刚轮9内啮合将动力传递给连接盘10，连接盘10与输出轴14固连，从而实现二级减速。
实施例3：
任意一项所述两级谐波齿轮减速传动装置的传动比计算方法，总传动比为：
Figure BDA0002030859150000051
式中：i为总传动比，z1a为一级柔轮15的齿数；z1b为一级刚轮7的齿数，z2a为二级柔轮16的齿数，z2b为二级刚轮9的齿数；
当z1b-z1a＝1,z2b-z2a＝1时，总传动比：
Figure BDA0002030859150000052
当一级柔轮15齿数多于二级柔轮16齿数1个齿时，总传动比为：
i2＝z1az2b
当一级柔轮15齿数少于二级柔轮16齿数1个齿时，总传动比为：
i3＝-z1az2b
上述传动比计算表明，所述一级刚轮7和一级柔轮15，二级刚轮9和二级柔轮16及一级柔轮15和二级柔轮16都为一个齿数差时可得到最大传动比，最大传动比大小取决一级柔轮15齿数与二级刚轮9齿数的乘积，旋转方向取决于一级柔轮15齿数与二级柔轮16齿数的差值正负号。

Claims (5)

1.两级谐波齿轮减速传动装置，其特征在于：它包括壳体(1)，所述壳体(1)内部的一端转动配合有输入轴(2)，所述输入轴(2)的另一端可转动的支撑在连接盘(10)的中心腔体内，所述连接盘(10)安装在输出轴(14)上，输出轴(14)转动配合支撑在壳体(1)的另一端；所述输入轴(2)上并位于壳体(1)的内部从左到右依次安装有：与输入轴(2)固定相连的一级波发生器，与输入轴(2)通过轴承转动配合的中心盘(8)，与输入轴(2)固定连接的二级波发生器；所述中心盘(8)的外缘固定有柔轮(6)，所述柔轮(6)的内侧壁同时与一级波发生器和二级波发生器构成滚动接触配合，所述柔轮(6)的外侧壁设置有一级柔轮(15)和二级柔轮(16)，所述一级柔轮(15)与一级刚轮(7)构成齿轮啮合传动，所述二级柔轮(16)与二级刚轮(9)构成齿轮啮合传动；所述一级刚轮(7)与壳体(1)固定连接，二级刚轮(9)与连接盘(10)固定连接；
所述一级波发生器由一级转盘(3)、一级柱销(4)和一级滚轮(5)组成，所述一级转盘(3)与输入轴(1)固定连接，所述一级柱销(4)与一级转盘(3)上的柱销孔固定连接，所述一级滚轮(5)通过轴承与一级柱销(4)转动配合；
所述二级波发生器由二级转盘(13)、二级柱销(12)和二级滚轮(11)组成，所述二级转盘(13)与输入轴(1)固定连接，所述二级柱销(12)与二级转盘(13)上的柱销孔固定连接，所述二级滚轮(11)通过轴承与二级柱销(12)转动配合；
所述一级滚轮(5)的外缘与柔轮(6)的内侧壁构成滚动接触配合；
所述二级滚轮(11)的外缘与柔轮(6)的内侧壁构成滚动接触配合。
2.根据权利要求1所述两级谐波齿轮减速传动装置，其特征在于：所述输入轴(2)通过轴承座支撑安装在壳体(1)的侧壁上，其另一端通过轴承支撑在输出轴(14)的内台阶上。
3.根据权利要求1所述两级谐波齿轮减速传动装置，其特征在于：所述输入轴(2)通过轴承转动配合支撑在连接盘(10)的中心腔体内。
4.权利要求1-3任意一项所述两级谐波齿轮减速传动装置的传动方法，其特征在于，输入轴(2)旋转时，同步带动一级波发生器和二级波发生器转动，一级波发生器通过一级滚轮(5)与柔轮(6)滚动接触，使柔轮(6)与一级刚轮(7)内啮合接触，由于柔轮(6)与一级刚轮(7)存在齿数差，柔轮(6)转动实现一级减速，转动方向与输入轴(2)相反；柔轮(6)转动同时与二级波发生器的二级滚轮(11)滚动接触，柔轮(6)复合运动通过与二级刚轮(9)内啮合将动力传递给连接盘(10)，连接盘(10)与输出轴(14)固连，从而实现二级减速。
5.权利要求1-3任意一项所述两级谐波齿轮减速传动装置的传动比计算方法，其特征在于，总传动比为：
Figure FDA0002941395000000021
式中：i为总传动比，z1a为一级柔轮(15)的齿数；z1b为一级刚轮(7)的齿数，z2a为二级柔轮(16)的齿数，z2b为二级刚轮(9)的齿数；
当z1b-z1a＝1,z2b-z2a＝1时，总传动比：
Figure FDA0002941395000000022
当一级柔轮(15)齿数多于二级柔轮(16)齿数1个齿时，总传动比为：
i2＝z1az2b
当一级柔轮(15)齿数少于二级柔轮(16)齿数1个齿时，总传动比为：
i3＝-z1az2b
上述传动比计算表明，所述一级刚轮(7)和一级柔轮(15)，二级刚轮(9)和二级柔轮(16)及一级柔轮(15)和二级柔轮(16)都为一个齿数差时可得到最大传动比，最大传动比大小取决一级柔轮(15)齿数与二级刚轮(9)齿数的乘积，旋转方向取决于一级柔轮(15)齿数与二级柔轮(16)齿数的差值正负号。
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