一種諧波減速器制造技術(shù)

一種諧波減速器，包括具有內(nèi)齒的剛輪、具有外齒的柔輪和一個波發(fā)生器，柔輪設(shè)置在所述剛輪內(nèi)部，波發(fā)生器設(shè)置在柔輪內(nèi)部，波發(fā)生器為雙波發(fā)生器，波發(fā)生器包括一個柔性軸承和套裝在柔性軸承內(nèi)孔中的凸輪，凸輪橫截面外輪廓線由八段偏心圓弧順次相內(nèi)接相切連接而成，整體大致呈中心對稱的類橢圓形，凸輪安裝在柔性軸承內(nèi)孔后，柔性軸承外圈變形后的外輪廓線也對應(yīng)為八段偏心圓弧順次相內(nèi)接相切連接而成的結(jié)構(gòu)。從而使得波發(fā)生器易于達(dá)到理想制造精度，能夠保證轉(zhuǎn)動靈活，并且使得剛輪和柔輪間齒形嚙合平穩(wěn)。齒形嚙合平穩(wěn)。齒形嚙合平穩(wěn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種諧波減速器


[0001]本專利技術(shù)涉及減速器
，尤其是涉及一種諧波減速器。

技術(shù)介紹

[0002]傳統(tǒng)的諧波減速器(Harmonic Drive，簡稱HD)通常是一種靠純正的橢圓形波發(fā)生器使柔性齒輪產(chǎn)生可控的彈性形變波實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和動力傳遞的傳動裝置，因其具有體積小、扭矩大、定位精度高、振動小、抗沖擊等諸多優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛運(yùn)用于芯片設(shè)備、機(jī)器人、機(jī)械手、數(shù)控設(shè)備、自動化設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域。
[0003]但是早期的諧波減速器的齒形采用三角形齒形，制造難度大，傳動精度低，目前市場上雖然大多采用漸開線或s形齒形，嚙合率比早期的三角形齒有所改善，但嚙合率僅能達(dá)到10％-20％，依然難以滿足高精度諧波減速器的需要。
[0004]另外，現(xiàn)有技術(shù)中的諧波減速器通常采用傳統(tǒng)的橢圓形波發(fā)生器，這也使得這種傳動裝置設(shè)計(jì)制造復(fù)雜、難度大，往往制造出的產(chǎn)品中，橢圓形波發(fā)生器在撐起柔輪時，無法實(shí)現(xiàn)被撐起的柔輪齒形與柔輪預(yù)先設(shè)計(jì)的齒形達(dá)到一致的要求；也就是說，目前的諧波減速器結(jié)構(gòu)使得制造出的成品使得諧波減速器難以達(dá)到預(yù)期的制造精度，因此，需要一種適用于高精度諧波減速器制造的諧波減速器結(jié)構(gòu)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種諧波減速器。
[0006]本專利技術(shù)為了解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種諧波減速器，包括具有內(nèi)齒的剛輪、具有外齒的柔輪和一個波發(fā)生器，所述柔輪設(shè)置在所述剛輪內(nèi)部，波發(fā)生器設(shè)置在柔輪內(nèi)部，所述的波發(fā)生器為雙波波發(fā)生器，波發(fā)生器包括一個柔性軸承和套裝在柔性軸承內(nèi)孔中的凸輪，波發(fā)生器在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動從而使柔輪產(chǎn)生彈性變形，并與剛輪相嚙合以傳遞運(yùn)動和動力，所述柔輪的外齒齒形為柱狀雙拋物線齒形，所述剛輪的內(nèi)齒齒形為柔輪的共軛嚙合包絡(luò)軌跡線；所述的凸輪橫截面外輪廓線由八段偏心圓弧順次相內(nèi)接相切連接而成，整體大致呈中心對稱的類橢圓形，所述的八段偏心圓弧包括對稱設(shè)置的兩段短軸線上偏心圓弧、對稱設(shè)置的兩段長軸線上偏心圓弧和四段對稱設(shè)置在相鄰的短軸線上偏心圓弧與長軸線上偏心圓弧之間的軸線間偏心圓弧；所述短軸線上偏心圓弧的曲率中心位于短軸線上，長軸線上偏心圓弧的曲率中心位于長軸線上，軸線間偏心圓弧的曲率中心位于長軸線與短軸線交叉點(diǎn)附近，既不在短軸線上，也不在長軸線上，且軸線間偏心圓弧的曲率半徑與柔性軸承內(nèi)孔的半徑相同，所述凸輪安裝在柔性軸承內(nèi)孔后，柔性軸承外圈變形后的外輪廓線也對應(yīng)為八段偏心圓弧順次相內(nèi)接相切連接而成的結(jié)構(gòu)。
[0007]所述凸輪的外輪廓線的確定方法為：
[0008]首先確定柔性軸承外圈變形后的外輪廓線，具體如下：
[0009]1)、確定柔性軸承外圈外圓半徑R6和柔性軸承最大變形量e；柔性軸承最大變形量e由根據(jù)減速裝置設(shè)計(jì)體積而購買的柔性軸承參數(shù)獲得；
[0010]2)、軸線間偏心圓弧偏心距離R1和的軸線間偏心圓弧中心角θ的確定：
[0011]在0<R1≦e之間的范圍內(nèi)選取數(shù)值，作為軸線間偏心圓弧曲率中心的偏心距離R1；
[0012]選擇軸線間偏心圓弧的半徑等于柔性軸承的外圈外周半徑R6；
[0013]選擇軸線間偏心圓弧中心角θ：π/10<θ<π/2；
[0014]其中，軸線間偏心圓弧中心角指的是，軸線間偏心圓弧兩端與自己曲率中心連線所呈夾角；
[0015]3)、短軸線上偏心圓弧中心角2γ的確定：
[0016]確定短軸線上偏心圓弧中心角2γ的數(shù)值，0<γ<π/18；其中，短軸線上偏心圓弧中心角2γ指的是，偏心圓弧兩端與自己曲率中心連線所呈夾角；
[0017]4)、軸線間偏心圓弧曲率中心點(diǎn)E與波發(fā)生器中心0連線0E與y軸線所夾銳角
ɑ
的確定：
[0018]ɑ
＝arctg(((π/2-θ-γ)sinγ)/(γcos(θ+γ)))
[0019]5)、短軸線上偏心圓弧半徑R8的確定：R8＝R6+R1sin
ɑ
/sinγ；
[0020]短軸線上偏心圓弧的偏心距離R19的確定：
[0021]R19＝R1sin(π-γ-ɑ
)/sinγ；
[0022]6)、長軸線上偏心圓弧的確定；
[0023]長軸線上偏心圓弧中心角為偏心圓弧兩端與自己曲率中心連線所呈夾角，長軸線上偏心圓弧中心角的一半為π/2-γ-θ；
[0024]長軸線上偏心圓弧半徑為R5，R5＝R6-R1*cosα/cos(π/2-γ-θ)；
[0025]長軸線上偏心圓弧的偏心距離為R3；R3＝R1sin
ɑ
+R1cos
ɑ
tg(γ+θ)，或R3＝R1sin
ɑ
+(R6-R5)cos(π/2-γ-θ)；
[0026]7)、確定短半軸和長半軸：
[0027]確定長半軸R2：R2＝R5+R1*sin
ɑ
+(R6-R5)cos(π/2-γ-θ)；
[0028]確定短半軸R9；R9＝R8-R19。
[0029]8)、利用關(guān)系式：R2-R9≦e進(jìn)行驗(yàn)證，如果不滿足該關(guān)系式，則重新?lián)馬1重復(fù)上述步驟，直到滿足該關(guān)系式；
[0030]其中，R6＝L1/2π；
[0031]然后，將上述尺寸中的長軸線上偏心圓弧半徑R5、軸線間偏心圓弧半徑R6、短軸線上偏心圓弧半徑R8、長半軸R2和短半軸R9的尺寸分別減去柔性軸承厚度R69得到凸輪法線方向相應(yīng)的各偏心弧的曲率半徑尺寸。
[0032]進(jìn)一步地在剛輪與柔輪的同一端設(shè)有一個固定軸承，剛輪與固定軸承的外圈相連接，柔輪與固定軸承的內(nèi)圈相連接。
[0033]輪外齒齒形的確定方法包括如下步驟：
[0034]1)、建立平面直角坐標(biāo)系，首先使得柔輪中心O與坐標(biāo)原點(diǎn)相重合，并且柔輪中心O與柔輪外齒齒根點(diǎn)G的連線OG與x軸重合；柔輪中心O與柔輪外齒齒頂點(diǎn)D的連線OD與x軸的夾角為π/n其中，n為齒數(shù)，π/n為齒分布角2π/n的一半；
[0035]將齒根點(diǎn)G所在的齒根拋物線稱作拋物線1，齒頂點(diǎn)D所在的齒頂拋物線稱作拋物線2，則拋物線1的方程為：
[0036]y2＝2p1(x-R7)；
[0037]其中，p1為拋物線1的焦距，R7為柔輪齒根圓半徑；
[0038]將拋物線1和拋物線2的平滑相切彌合點(diǎn)設(shè)為C2(x2,y2)；彌合點(diǎn)C2(x2,y2)到OD線的垂點(diǎn)設(shè)為C1；拋物線1在彌合點(diǎn)C2(x2,y2)處切線K的斜率角設(shè)為β，
[0039]則：拋物線1在C2(x2,y2)點(diǎn)的切線方程為：y2y＝p1(x+x
2-2R7)
[0040]彌合點(diǎn)C2(x2,y2)滿足：R7＜x2＜R7+h；其中，h為齒高；
[0041]彌合點(diǎn)C2(x2,y2)切線K的斜率角為β：β＝arctg[p1/y2]；
[0042]彌合點(diǎn)C2(x2,y2)到垂點(diǎn)C1的距離C
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種諧波減速器，包括具有內(nèi)齒的剛輪、具有外齒的柔輪和一個波發(fā)生器，所述柔輪設(shè)置在所述剛輪內(nèi)部，波發(fā)生器設(shè)置在柔輪內(nèi)部，所述的波發(fā)生器為雙波波發(fā)生器，波發(fā)生器包括一個柔性軸承和套裝在柔性軸承內(nèi)孔中的凸輪，波發(fā)生器在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動從而使柔輪產(chǎn)生彈性變形，并與剛輪相嚙合以傳遞運(yùn)動和動力，其特征在于：所述柔輪的外齒齒形為柱狀雙拋物線齒形，所述剛輪的內(nèi)齒齒形為柔輪的共軛嚙合包絡(luò)軌跡線；所述的凸輪橫截面外輪廓線由八段偏心圓弧順次相內(nèi)接相切連接而成，整體大致呈中心對稱的類橢圓形，所述的八段偏心圓弧包括對稱設(shè)置的兩段短軸線上偏心圓弧、對稱設(shè)置的兩段長軸線上偏心圓弧和四段對稱設(shè)置在相鄰的短軸線上偏心圓弧與長軸線上偏心圓弧之間的軸線間偏心圓?。凰龆梯S線上偏心圓弧的曲率中心位于短軸線上，長軸線上偏心圓弧的曲率中心位于長軸線上，軸線間偏心圓弧的曲率中心位于長軸線與短軸線交叉點(diǎn)附近，既不在短軸線上，也不在長軸線上，且軸線間偏心圓弧的曲率半徑與柔性軸承內(nèi)孔的半徑相同，所述凸輪安裝在柔性軸承內(nèi)孔后，柔性軸承外圈變形后的外輪廓線也對應(yīng)為八段偏心圓弧順次相內(nèi)接相切連接而成的結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種諧波減速器，其特征在于：凸輪外輪廓線的確定方法為：首先確定柔性軸承外圈變形后的外輪廓線，具體如下：1)、確定柔性軸承外圈外圓半徑R6和柔性軸承最大變形量e；柔性軸承最大變形量e由根據(jù)減速裝置設(shè)計(jì)體積而購買的柔性軸承參數(shù)獲得；2)、軸線間偏心圓弧偏心距離R1和的軸線間偏心圓弧中心角θ的確定：在0<R1≦e之間的范圍內(nèi)選取數(shù)值，作為軸線間偏心圓弧曲率中心的偏心距離R1，選擇軸線間偏心圓弧的半徑等于柔性軸承的外圈外周半徑R6；選擇軸線間偏心圓弧中心角θ：π/10<θ<π/2；其中，軸線間偏心圓弧中心角指的是，軸線間偏心圓弧兩端與自己曲率中心連線所呈夾角；3)、短軸線上偏心圓弧中心角2γ的確定：確定短軸線上偏心圓弧中心角2γ的數(shù)值，0<γ<π/18；其中，短軸線上偏心圓弧中心角2γ指的是，偏心圓弧兩端與自己曲率中心連線所呈夾角；短軸線上偏心圓弧半徑R8：R8＝R6+R1sin
ɑ
/sinγ；短軸線上偏心圓弧的偏心距離R19：R19＝R1sin(π-γ-ɑ
)；4)、軸線間偏心圓弧曲率中心點(diǎn)E與波發(fā)生器中心0連線0E與y軸線所夾銳角
ɑ
的確定：
ɑ
＝arctg(((π/2-θ-γ)sinγ)/(γcos(θ+γ)))5)、短軸線上偏心圓弧半徑R8的確定：R8＝R6+R1sin
ɑ
/sinγ；短軸線上偏心圓弧的偏心距離R19的確定：R19＝R1sin(π-γ-ɑ
)/sinγ；6)、長軸線上偏心圓弧的確定；長軸線上偏心圓弧中心角為偏心圓弧兩端與自己曲率中心連線所呈夾角，長軸線上偏心圓弧中心角的一半為π/2-γ-θ；長軸線上偏心圓弧半徑為R5，R5＝R6-R1*cosα/cos(π/2-γ-θ)；長軸線上偏心圓弧的偏心距離為R3；R3＝R1sin
ɑ
+R1cos
ɑ
tg(γ+θ)，或R3＝R1sin
ɑ
+(R6-R5)cos(π/2-γ-θ)；7)、確定短半軸和長半軸：
確定長半軸R2：R2＝R5+R1*sin<...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李國斌，
申請(專利權(quán))人：李國斌，
類型：發(fā)明
國別省市：