一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动制造技术

本发明专利技术提出一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动，依靠啮合轮齿的型面特点实现环形柔轮的轴向自动定位，避免环形柔轮两侧以及邻近的壳体或其他结构表面产生磨损，提高传动的效率、平稳性和可靠性。利用本发明专利技术提出的方法，通过轴向移动柔轮或刚轮，还可用于消除谐波齿轮传动中刚轮与柔轮的齿侧间隙，实现无侧隙谐波齿轮传动，本发明专利技术提出的轴向调整法不需要拆卸和重新装配减速器，能够缩短调整时间并避免引入装配误差。

【技术实现步骤摘要】
一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动
本专利技术涉及谐波齿轮传动领域，特别涉及一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动。
技术介绍
谐波齿轮传动由刚轮、柔轮和波发生器组成，如图1所示，柔轮有杯形、环形、礼帽形等结构形式，凸轮与柔性轴承组成波发生器。环形柔轮谐波齿轮传动主要由四个构件组成：啮合刚轮、输出刚轮、环形柔轮、波发生器。与普通齿轮传动相比，谐波齿轮传动具有体积紧凑、同时啮合齿数多、传动比范围大、承载能力大、传动精度高以及可以向密闭空间传递运动和动力等优点，被广泛应用于航空航天、武器、雷达、机器人、精密光学设备、造船、印刷包装机械、医疗机械等领域。在环形柔轮谐波齿轮传动中，环形柔轮与啮合刚轮的齿数不同，它们与波发生器一起构成单级谐波齿轮传动，而输出刚轮与环形柔轮的齿数相同，起到花键联结作用，用于限制或输出环形柔轮的回转运动。杯形或礼帽形等结构形式柔轮的底部具有与外部起联结作用的法兰，法兰联结限制了杯形或礼帽形柔轮的轴向运动。如图2所示，环形柔轮为中空的一段圆柱壳，没有端部法兰，由于没有轴向限位，在环形柔轮谐波齿轮传动的工作过程中，环形柔轮在回转的同时，还可以沿轴向随机运动，这种运动可以使环形柔轮两侧以及邻近的壳体或其他结构表面产生磨损，降低传动效率，磨损严重的情况下，柔轮外端过度磨损，破坏圆角过渡，引起应力集中，降低环形柔轮的强度，混合在润滑剂里的磨屑会造成轴承运转或齿轮啮合卡滞、传动不平稳。为限制环形柔轮的轴向窜动，传统上采用在环形柔轮齿圈中部加工环槽，环槽中放置钢丝挡圈，依靠钢丝挡圈与相邻啮合刚轮和输出刚轮的两个内侧端面限制环形柔轮的轴向窜动。这种方式的缺陷在于：在运转过程中，钢丝挡圈会加剧环形柔轮上环槽底部的磨损，在外部负载作用下，环形柔轮存在由于环槽底部过度磨损导致柔轮横向断裂的隐患，在钢丝挡圈与环槽底部无间隙配合的情况下，柔轮变形力增加，环槽底部磨损加剧。中国专利CN01204203.X和CN201620083233.7分别公开了一种沿齿宽方向对杯形柔轮齿高进行修形的方法，通过降低齿高解决杯形柔轮齿顶与刚轮齿的干涉问题，对柔轮齿高进行修形不能限制环形柔轮的轴向窜动。为限制环形柔轮的轴向窜动，克服传统方法的缺陷，本专利技术提出一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动，其中环形柔轮上的轮齿的齿厚在齿宽方向上呈中部厚两端薄的拱形，如图3所示，与环形柔轮啮合的啮合刚轮和输出刚轮上的齿槽在齿宽方向上则一端窄、另一端宽，装配时，啮合刚轮和输出刚轮齿槽宽的一端相对，齿厚在齿宽方向上呈中部厚两端薄的拱形的柔轮轮齿在中间，装入波发生器后，利用环形柔轮、啮合刚轮、输出刚轮上轮齿的型面特点将柔轮拱形轮齿限制在两个刚轮中间，使柔轮不能沿轴向窜动，实现自动定位。本专利技术提出的克服柔轮轴向窜动的方法，依靠啮合轮齿的型面特点实现柔轮轴向自动定位，克服了以前方案的缺陷。
技术实现思路
本专利技术采用以下技术方案：环形柔轮上轮齿的齿厚制成沿齿宽方向上呈中部厚两端薄的拱形，啮合刚轮和输出刚轮上的齿槽在齿宽方向上制成一端窄、另一端宽的楔形，则所述啮合刚轮和输出刚轮上轮齿的齿厚沿齿宽方向上一端宽、另一端窄，啮合刚轮和输出刚轮的齿面与环形柔轮齿面按谐波齿轮传动共轭啮合原理设计，装配时，啮合刚轮和输出刚轮齿槽宽的一端相对，齿厚在齿宽方向上呈中部厚两端薄的拱形的柔轮轮齿在中间，装入波发生器后，环形柔轮在波发生器作用下产生变形，并与啮合刚轮和输出刚轮啮合，利用环形柔轮上轮齿的拱形，和啮合刚轮与输出刚轮上轮齿的成对楔形型面的特点，将柔轮的拱形轮齿限制在两个刚轮外侧端面之间，使柔轮实现轴向定位。专利技术有益效果：本专利技术提出的一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动，可以克服环形柔轮向啮合刚轮和输出刚轮两个刚轮外侧的轴向窜动，避免环形柔轮两侧以及邻近的壳体或其他结构表面产生磨损以及由此带来的危害，提高传动的效率、平稳性和可靠性。利用本专利技术提出的方法，通过轴向移动柔轮或刚轮，还可用于消除谐波齿轮传动中刚轮与柔轮磨损后导致的齿侧间隙，实现无侧隙谐波齿轮传动。调整谐波齿轮传动装置齿侧间隙的一般方法是采用径向调整法，即采用径向变形量可以调节的波发生器，通过改变柔轮的径向变形量，调整柔轮齿与刚轮齿的啮合深度，进而调整或消除传动齿侧间隙，这种方法需要波发生器具有复杂结构，并且需要拆卸减速器才可以调整，重新装配又会引入装配误差，区别于传统径向调整法，本专利技术提出的轴向调整法不需要拆卸和重新装配减速器，能够缩短调整时间并避免引入装配误差。附图说明图1是谐波齿轮传动原理图，图中，1-凸轮，2-柔性轴承，3-柔轮，4-刚轮。图2是常规环形柔轮谐波齿轮传动中柔轮和刚轮轮齿的啮合视图，剖切面为环形柔轮内孔椭圆柱面的等距曲面，图中，4a-啮合刚轮，4b-输出刚轮，4c-波发生器，5g-环形柔轮，5-柔轮轮齿，5a-柔轮右齿廓，5b-柔轮左齿廓，5s-柔轮齿中心线，6-输出刚轮轮齿，6a-输出刚轮右齿廓，6b-输出刚轮左齿廓，6s-输出刚轮轮齿中心线，7-啮合刚轮轮齿，7a-啮合刚轮右齿廓，7b-啮合刚轮左齿廓，7s-啮合刚轮轮齿中心线。图3是第一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动中柔轮和刚轮轮齿的啮合视图，剖切面为环形柔轮内孔椭圆柱面的等距曲面，图中，8-柔轮轮齿，8a-柔轮右齿廓第1曲线段，8b-柔轮右齿廓第3曲线段，8c-柔轮右齿廓第2曲线段，8d-柔轮左齿廓第1曲线段，8e-柔轮左齿廓第3曲线段，8f-柔轮左齿廓第2曲线段，8s-柔轮齿中心线，15、16、25、26-柔轮齿两侧端点，9-输出刚轮轮齿，9a-输出刚轮右齿廓，9b-输出刚轮左齿廓，9s-输出刚轮轮齿中心线，17、18、14-输出刚轮齿大端端点，19、20、29-输出刚轮齿小端端点，10-啮合刚轮轮齿，10a-啮合刚轮右齿廓，10b-啮合刚轮左齿廓，10s-啮合刚轮轮齿中心线，21、22、28-啮合刚轮齿小端端点，23、24、27-啮合刚轮齿大端端点。图4是第一种环形柔轮齿形，剖切面为环形柔轮任一半径圆柱面，图中，8a-柔轮右齿廓第1曲线段，8b-柔轮右齿廓第3曲线段，8c-柔轮右齿廓第2曲线段，8d-柔轮左齿廓第1曲线段，8e-柔轮左齿廓第3曲线段，8f-柔轮左齿廓第2曲线段，8s-柔轮齿中心线。图5是第二种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动中柔轮和刚轮轮齿的啮合视图，剖切面为环形柔轮内孔椭圆柱面的等距曲面，图中，11-柔轮轮齿，11g-柔轮右齿廓，11h-柔轮左齿廓，11s-柔轮齿中心线，30、31、40、41-柔轮齿两侧端点，12-输出刚轮轮齿，12a-输出刚轮右齿廓，12b-输出刚轮左齿廓，12s-输出刚轮轮齿中心线，32、33、45-输出刚轮齿大端端点，34、35、44-输出刚轮齿小端端点，13-啮合刚轮轮齿，13a-啮合刚轮右齿廓，13b-啮合刚轮左齿廓，13s-啮合刚轮轮齿中心线，36、37、43-啮合刚轮齿小端端点，38、39、42-啮合刚轮齿大端端点。图6是第二种环形柔轮齿形，剖切面为环形柔轮任一半径圆柱面，图中，11a-柔轮右齿廓第1曲线段，11b-柔轮右齿廓第3曲线段，11c-柔轮右齿廓第2曲线段，11d-柔轮左齿廓第1曲线段，11e-柔轮左齿廓第3曲线段，11f-柔轮左齿廓第2曲线段，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动，包括啮合刚轮(4a)、输出刚轮(4b)、波发生器(4c)、环形柔轮(5g)，其中，柔轮轮齿(8)的柔轮左齿廓第1曲线段(8d)、柔轮左齿廓第2曲线段(8f)、柔轮左齿廓第3曲线段(8e)与柔轮右齿廓第1曲线段(8a)、柔轮右齿廓第2曲线段(8c)、柔轮右齿廓第3曲线段(8b)关于柔轮齿中心线(8s)对称，其特征在于：柔轮轮齿(8)的齿厚由齿宽中部向两侧逐渐减小，啮合刚轮(4a)上啮合刚轮轮齿(10)和输出刚轮(4b)上输出刚轮轮齿(9)的齿面按谐波齿轮传动共轭啮合原理确定，啮合刚轮轮齿(10)上啮合刚轮齿小端第1端点(21)、啮合刚轮齿小端第2端点(22)间的齿厚小于啮合刚轮齿大端第1端点(23)、啮合刚轮齿大端第2端点(24)间的齿厚，输出刚轮轮齿(9)上输出刚轮齿大端第1端点(17)、输出刚轮齿大端第2端点(18)间的齿厚大于输出刚轮齿小端第1端点(19)、输出刚轮齿小端第2端点(20)间的齿厚，啮合刚轮齿大端第1端点(23)、啮合刚轮齿大端第2端点(24)与柔轮齿两侧第1端点(25)、柔轮齿两侧第2端点(26)在同侧，输出刚轮齿大端第1端点(17)、输出刚轮齿大端第2端点(18)与柔轮齿两侧第3端点(15)、柔轮齿两侧第4端点(16)在同侧。...

【技术特征摘要】
1.一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动，包括啮合刚轮(4a)、输出刚轮(4b)、波发生器(4c)、环形柔轮(5g)，其中，柔轮轮齿(8)的柔轮左齿廓第1曲线段(8d)、柔轮左齿廓第2曲线段(8f)、柔轮左齿廓第3曲线段(8e)与柔轮右齿廓第1曲线段(8a)、柔轮右齿廓第2曲线段(8c)、柔轮右齿廓第3曲线段(8b)关于柔轮齿中心线(8s)对称，其特征在于：柔轮轮齿(8)的齿厚由齿宽中部向两侧逐渐减小，啮合刚轮(4a)上啮合刚轮轮齿(10)和输出刚轮(4b)上输出刚轮轮齿(9)的齿面按谐波齿轮传动共轭啮合原理确定，啮合刚轮轮齿(10)上啮合刚轮齿小端第1端点(21)、啮合刚轮齿小端第2端点(22)间的齿厚小于啮合刚轮齿大端第1端点(23)、啮合刚轮齿大端第2端点(24)间的齿厚，输出刚轮轮齿(9)上输出刚轮齿大端第1端点(17)、输出刚轮齿大端第2端点(18)间的齿厚大于输出刚轮齿小端第1端点(19)、输出刚轮齿小端第2端点(20)间的齿厚，啮合刚轮齿大端第1端点(23)、啮合刚轮齿大端第2端点(24)与柔轮齿两侧第1端点(25)、柔轮齿两侧第2端点(26)在同侧，输出刚轮齿大端第1端点(17)、输出刚轮齿大端第2端点(18)与柔轮齿两侧第3端点(15)、柔轮齿两侧第4端点(16)在同侧。2.根据权利要求1所述的一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动，其特征在于：其柔轮右齿廓第1曲线段(8a)、柔轮右齿廓第2曲线段(8c)为直线段，柔轮右齿廓第3曲线段(8b)为与所述两个直线段相切的圆弧、或为与所述两个直线段相连接的直线段、或为与所述两个直线段相连接的由直线段或圆弧段组合而成的曲线。3.根据权利要求1所述的一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动，其特征在于：所述一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动，其柔轮右齿廓第1曲线段(11a)、柔轮右齿廓第3曲线段(11b)、柔轮右齿廓第2曲线段(11c)为三段依次在连接点相切的外凸圆弧。4.根据权利要求1所述的一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动，其特征在于：其柔轮右齿廓第1曲线段(11a)、柔轮右齿廓第2曲线段(11c)为外凸圆弧，柔轮右齿廓第3曲线段(11b)为与所述两个外凸圆弧相切的由直线段或圆弧组合而成的曲线。5.根据权利要求1所述的一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动，还包括第1支承(49)、第2支承(49a)、第1锁紧装置(50)、第1调隙装置(51)、第2调隙装置(52)、第2锁紧装置(53)，其中，第1锁紧装置(50)、第1调隙装置(51)与第1支承(49)联结，第2锁紧装置(53)、第2调隙装置(52)与第2支承(49a)联结...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛洪兵，姜冉，曹志强，刘博，张泽斌，王振，邱格，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：北京,11