筒壁厚度渐变式杯型柔轮及谐波齿轮传动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种筒壁厚度渐变式杯型柔轮及谐波齿轮传动装置，涉及传动装置技术领域，能够提升柔轮的使用寿命，进而延长谐波齿轮传动装置的使用寿命。该筒壁厚度渐变式杯型柔轮包括齿圈、筒体、筒底和法兰；其中，筒体包括依次连接的直线筒体段、薄壁筒体段和圆弧过渡段，薄壁筒体段和圆弧过渡段的外壁侧形状由互为相切的第一变厚曲线段和第二变厚曲线段构成，齿圈、直线筒体段、薄壁筒体段、圆弧过渡段和筒底依次连接，法兰设在筒底远离圆弧过渡段的面上；第一变厚曲线段的外壁侧形状由互为相切的第一曲线圆弧和第二曲线圆弧构成，直线筒体段的外壁侧与第一曲线圆弧相切连接，第二曲线圆弧与第二变厚曲线段的外壁侧相切连接。

【技术实现步骤摘要】
筒壁厚度渐变式杯型柔轮及谐波齿轮传动装置
本专利技术涉及传动装置
，尤其涉及一种筒壁厚度渐变式杯型柔轮及谐波齿轮传动装置。
技术介绍
谐波齿轮传动技术是20世纪50年代后期随航天技术发展而产生的一种新型传动技术。由于具有结构简单、体积小、重量轻、噪声低、承载能力高、传动精度和传动效率高、特别是可以向密封空间传递运动和动力等诸多特点，被广泛应用于空间技术、能源、机器人、机床、仪表、医疗器械等各个工业领域。谐波齿轮传动装置与普通齿轮传动存在本质的区别，其主要由3个构件组成，分别是波发生器、刚轮和柔轮，在刚轮固定，波发生器主动，柔轮从动时即可实现减速运动。杯型柔轮是一种可变形薄壁零件，运转传动过程中一直承受交变应力的作用，在其圆角过渡区域极易存在疲劳断裂，因此，其寿命决定了整个谐波传动装置的寿命。由于谐波齿轮传动装置在运行时，柔轮承受波发生器交变应力与刚性齿轮的啮合力矩，长期运行时，筒体与筒底易发生损坏，降低了谐波齿轮传动装置使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种筒壁厚度渐变式杯型柔轮及谐波齿轮传动装置，能够提升柔轮的使用寿命，进而延长谐波齿轮传动装置的使用寿命。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种筒壁厚度渐变式杯型柔轮，包括齿圈、筒体、筒底和法兰；其中，所述筒体包括依次连接的直线筒体段、薄壁筒体段和圆弧过渡段，所述薄壁筒体段和圆弧过渡段的外壁侧形状由互为相切的第一变厚曲线段和第二变厚曲线段构成，所述齿圈、所述直线筒体段、所述薄壁筒体段、所述圆弧过渡段和所述筒底依次连接，所述法兰设在所述筒底远离所述圆弧过渡段的面上；所述第一变厚曲线段的外壁侧形状由互为相切的第一曲线圆弧和第二曲线圆弧构成，所述直线筒体段的外壁侧与第一曲线圆弧相切连接，所述第二曲线圆弧与第二变厚曲线段的外壁侧相切连接。优选地，所述直线筒体段、所述薄壁筒体段和所述圆弧过渡段的内壁无缝且呈水平直线连接。较佳地，所述第二变厚曲线段的外壁侧形状呈第三曲线圆弧，所述第二变厚曲线段的内壁侧形状呈第四曲线圆弧，且所述第三曲线圆弧的圆弧半径为所述第四曲线圆弧的圆弧半径的0.6至1.1倍。进一步地，所述第三曲线圆弧的一端与所述第二曲线圆弧相切连接，所述第三曲线圆弧的另一端与所述筒底底面相切连接。优选地，所述第二曲线圆弧与所述第一变厚曲线段内壁形成壁厚的最薄处为直线筒体段壁厚的0.8至0.9倍。优选地，以齿圈远离直线筒体段的端面中心点为原点构建极坐标系，所述直线筒体段的外壁侧与第一曲线圆弧相切线的中心点定义为点A，所述第一曲线圆弧和所述第二曲线圆弧相切线的中心点定义为点B，所述第一变厚曲线段和所述二变厚曲线段的曲线满足以下条件：点A在极坐标系中的坐标表示为(xA，yA)，点B在极坐标系中的坐标表示为(xB，yB)；l1为齿圈轴向长度在x轴上的坐标表示；L表示所述筒壁厚度渐变式杯型柔轮的内孔深度；K为常数，取值为0.7～0.85；θ表示点A与极坐标系原点连线同x轴的夹角；R0表示直线筒体段的截面的内半径。具体实施时，θ为自变量参数，改变参数θ及上述各系数，即可改变第一曲线圆弧和第二曲线圆弧的曲率半径。优选地，所述第一曲线圆弧和所述第二曲线圆弧的弧心分布于第一变厚曲线段壁体的内外两侧。较佳地，所述第一曲线圆弧的弧心分布于第一变厚曲线段壁体的外侧，所述第二曲线圆弧的弧心分布于第一变厚曲线段壁体的内侧。较佳地，所述齿圈、所述直线筒体段、所述薄壁筒体段和所述圆弧过渡段沿轴向依次连接，且采用一体成型式结构。与现有技术相比，本专利技术提供的筒壁厚度渐变式杯型柔轮具有以下有益效果：本专利技术提供的筒壁厚度渐变式杯型柔轮，由齿圈、筒体、筒底和法兰组成，其中，筒体包括依次连接的直线筒体段、薄壁筒体段和圆弧过渡段，薄壁筒体段和圆弧过渡段的外壁侧形状由互为相切的第一变厚曲线段和第二变厚曲线段构成，齿圈、直线筒体段、薄壁筒体段、圆弧过渡段和筒底依次连接，法兰设在筒底远离圆弧过渡段的面上；第一变厚曲线段的外壁侧形状由互为相切的第一曲线圆弧和第二曲线圆弧构成，直线筒体段的外壁侧与第一曲线圆弧相切连接，第二曲线圆弧与第二变厚曲线段的外壁侧相切连接。考虑到现有结构中谐波减速器中柔轮承受波发生器交变应力和刚轮的啮合力矩，容易导致圆弧过渡段发生损坏，从而缩短谐波减速器的使用寿命。本专利技术通过变厚曲线段筒体的设计方案，能够增加柔轮强度降低杯型柔轮在运转时的疲劳应力，降低柔轮圆弧过渡段的失效风险，利于提高柔轮的使用寿命，提高减速器的可靠性。本专利技术的第二方面提供一种谐波齿轮传动装置，应用有上述技术方案所提的筒壁厚度渐变式杯型柔轮。与现有技术相比，本专利技术提供的谐波齿轮传动装置的有益效果与上述技术方案提供的筒壁厚度渐变式杯型柔轮的有益效果相同，在此不做赘述。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例中筒壁厚度渐变式杯型柔轮的三维示意图；图2为本专利技术实施例中筒壁厚度渐变式杯型柔轮沿中轴线的剖面示意图；图3为图2中A部分的局部放大图；图4为图2中B部分的局部放大图；图5为现有的等厚壁杯型柔轮的结构静力学分析结果；图6为本专利技术实施例中薄壁筒体段的结构静力学分析结果；图7为本专利技术实施例中薄壁筒体段和圆弧过渡段的结构静力学分析结果。附图标记：1-齿圈，2-筒体；3-圆弧过渡段，4-筒底；5-法兰，20-直线筒体段；21-第一变厚曲线段，211-第一曲线圆弧；212-第二曲线圆弧，24-直线；31-第二变厚曲线段，311-第三曲线圆弧，312-第四曲线圆弧。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本专利技术保护的范围。实施例一请参阅图1-图4，本实施例提供一种筒壁厚度渐变式杯型柔轮，包括齿圈1、筒体2、筒底4和法兰5；其中，筒体2包括依次连接的直线筒体段20、薄壁筒体段和圆弧过渡段3，薄壁筒体段和圆弧过渡段3的外壁侧形状由互为相切的第一变厚曲线段21和第二变厚曲线段31构成，齿圈1、直线筒体段20、薄壁筒体段、圆弧过渡段3和筒底4依次连接，法兰5设在筒底4远离圆弧过渡段3的面上；第一变厚曲线段21的外壁侧形状由互为相切的第一曲线圆弧211和第二曲线圆弧212构成，直线筒体段20的外壁侧与第一曲线圆弧211相切连接，第二曲线圆弧212与第二变厚曲线段31本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种筒壁厚度渐变式杯型柔轮，其特征在于，包括齿圈、筒体、筒底和法兰；其中，/n所述筒体包括依次连接的直线筒体段、薄壁筒体段和圆弧过渡段，所述薄壁筒体段和圆弧过渡段的外壁侧形状由互为相切的第一变厚曲线段和第二变厚曲线段构成，所述齿圈、所述直线筒体段、所述薄壁筒体段、所述圆弧过渡段和所述筒底依次连接，所述法兰设在所述筒底远离所述圆弧过渡段的面上；/n所述第一变厚曲线段的外壁侧形状由互为相切的第一曲线圆弧和第二曲线圆弧构成，所述直线筒体段的外壁侧与第一曲线圆弧相切连接，所述第二曲线圆弧与第二变厚曲线段的外壁侧相切连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种筒壁厚度渐变式杯型柔轮，其特征在于，包括齿圈、筒体、筒底和法兰；其中，
所述筒体包括依次连接的直线筒体段、薄壁筒体段和圆弧过渡段，所述薄壁筒体段和圆弧过渡段的外壁侧形状由互为相切的第一变厚曲线段和第二变厚曲线段构成，所述齿圈、所述直线筒体段、所述薄壁筒体段、所述圆弧过渡段和所述筒底依次连接，所述法兰设在所述筒底远离所述圆弧过渡段的面上；
所述第一变厚曲线段的外壁侧形状由互为相切的第一曲线圆弧和第二曲线圆弧构成，所述直线筒体段的外壁侧与第一曲线圆弧相切连接，所述第二曲线圆弧与第二变厚曲线段的外壁侧相切连接。


2.根据权利要求1所述的筒壁厚度渐变式杯型柔轮，其特征在于，所述直线筒体段、所述薄壁筒体段和所述圆弧过渡段的内壁无缝且呈水平直线连接。


3.根据权利要求2所述的筒壁厚度渐变式杯型柔轮，其特征在于，所述第二变厚曲线段的外壁侧形状呈第三曲线圆弧，所述第二变厚曲线段的内壁侧形状呈第四曲线圆弧，且所述第三曲线圆弧的圆弧半径为所述第四曲线圆弧的圆弧半径的0.6至1.1倍。


4.根据权利要求3所述的筒壁厚度渐变式杯型柔轮，其特征在于，所述第三曲线圆弧的一端与所述第二曲线圆弧相切连接，所述第三曲线圆弧的另一端与所述筒底底面相切连接。


5.根据权利要求4所述的筒壁厚度渐变式杯型柔轮，其特征在于，所述第二曲线圆弧与所述第一变厚曲线段内壁形成壁厚的最薄处为直线筒体段壁厚的0.8至0.9倍。

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国强，王浩，刘倩倩，
申请(专利权)人：北京中技克美谐波传动股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11