專利名稱：一種柔輪、諧波減速器及機(jī)器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種柔輪、諧波減速器及機(jī)器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
諧波減速傳動(dòng)是一種依靠柔性齒輪所產(chǎn)生的可控彈性變形來傳遞運(yùn)動(dòng)和力的新 型機(jī)械傳動(dòng)。如圖ι和圖2所示，其基本構(gòu)件包括橢圓形的波發(fā)生器1，薄壁筒體狀的柔輪 2和有很好剛性的剛輪3。當(dāng)波發(fā)生器1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，迫使柔輪2產(chǎn)生彈性變形，使它的齒與剛 輪3齒相互作用，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的目的。柔輪在高頻率和高次數(shù)的彈性變形中，柔輪筒體極易產(chǎn)生疲勞破壞，一般情況下， 裂紋起源于柔輪齒根部分，然后沿軸向延伸，進(jìn)而呈45°斜向擴(kuò)展。若柔輪旋轉(zhuǎn)方向不斷變 化，則裂紋還能呈雙向45°擴(kuò)展這是目前公知的諧波減速傳動(dòng)最為主要的失效形式。諧波減速傳動(dòng)的固有特點(diǎn)需要和制造的需要，通常先將柔輪制造成薄壁圓筒桶 狀。當(dāng)柔輪與波發(fā)生器，剛輪組合裝配完畢后，柔輪的圓形開口端將會(huì)被橢圓形的波發(fā)生器 迫使變?yōu)闄E圓形。在對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的研究和實(shí)踐過程中，本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述現(xiàn)有技術(shù)中 由于柔輪的圓形截面圓周長不變，必然使得柔輪變形后橢圓形開口的長軸比原來的圓直徑 長，而短軸比原來的圓直徑短，如圖3至圖5所示，會(huì)直接導(dǎo)致橢圓形開口的長軸端與柔輪 的另一端形成凸錐面，而短軸端與柔輪的另一端形成凹錐面，而在橢圓形開口的長軸端正 是柔輪齒與剛輪齒嚙合區(qū)域。由于不可避免的凸錐面和凹錐面的形成，直接導(dǎo)致了柔輪與 剛輪的齒面嚙合面成了錐面。如圖6所示，這將使的柔輪和剛輪的齒嚙合面積減少，單位嚙 合面積承受的壓力增大，同時(shí)因受力點(diǎn)往齒頂方向偏移，齒根承受的彎矩加大，最終加速齒 根的疲勞裂紋的產(chǎn)生。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)中柔輪齒根承受的彎矩加大，最終加速齒根的疲勞裂紋產(chǎn)生的 問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種柔輪、諧波減速器及機(jī)器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種柔輪，包括徑向可彎曲的柔輪體、外部齒和固定臺(tái)，所 述柔輪體一端開口，另一端連接用于固定輸出軸或輸入軸的所述固定臺(tái)；所述外部齒位于 所述柔輪體開口端外緣表面；所述柔輪體和所述固定臺(tái)之間通過彈性部過渡。本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種諧波減速器，包括剛輪、柔輪以及波形發(fā)生器，所述柔輪包括徑向可彎曲的柔輪體、外部齒和固定臺(tái)，所述柔輪體一端開口，另一 端連接用于固定輸出軸的所述固定臺(tái)；所述外部齒位于所述柔輪體開口端外緣表面；所述 柔輪體和所述固定臺(tái)之間通過彈性部過渡，所述波形發(fā)生器用來將所述柔輪彎曲成橢圓形使之與所述剛輪嚙合。本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種機(jī)器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括殼體，電機(jī)和上述的諧波減速器，所述電機(jī)和所述諧波減速器位于所述殼體內(nèi)，所述電機(jī)與諧波減速器的輸入軸相連， 驅(qū)動(dòng)所述諧波減速器通過輸出軸實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型實(shí)施例在柔輪的柔輪體和固定臺(tái)之間增加彈性部，通過彈性部過渡形 成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪柔輪體開口端與另一端形成的 凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴(yán)重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力，并且提高柔輪的使用壽命。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需 要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí) 施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他的附圖。其中圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中一種諧波減速器的主視圖；[0016]圖2顯示了圖1的側(cè)面剖視圖；[0017]圖3顯示了諧波減速器工作過程示意圖；[0018]圖4顯示了圖1的局部放大圖；[0019]圖5顯示了圖1的局部放大圖；[0020]圖6顯示了現(xiàn)有技術(shù)諧波減速器中柔輪與剛輪嚙合受力示意圖；[0021]圖7顯示了本實(shí)用新型實(shí)施例一柔輪結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖8顯示了本實(shí)用新型實(shí)施例二諧波減速器剖視圖；[0023]圖9顯示了圖8局部放大圖；[0024]圖10顯示了本實(shí)用新型實(shí)施例二諧波減速器中柔輪與剛輪嚙合受力示意圖；[0025]圖11顯示了本實(shí)用新型實(shí)施例三柔輪結(jié)構(gòu)示意圖。[0026]圖12顯示了本實(shí)用新型實(shí)施例四諧波減速器剖視圖；[0027]圖13顯示了圖12局部放大圖；[0028]圖14顯示了本實(shí)用新型實(shí)施例四諧波減速器中柔輪與剛輪嚙合受力示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的 實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下 所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。實(shí)施例一本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種柔輪8，如圖7所示，包括徑向可彎曲的柔輪體5、外部 齒6和固定臺(tái)7，所述柔輪體5 —端開口，另一端連接用于固定輸出軸或輸入軸的所述固定 臺(tái)7 ；所述外部齒6位于所述柔輪體5開口端外緣表面；所述柔輪體5和所述固定臺(tái)7之間 通過彈性部10過渡。所述彈性部10與柔輪體相連續(xù)并沿徑向向柔輪的軸心方向延伸到固定臺(tái)7。優(yōu)選的，所述柔輪體5通過雙圓弧形彈性部過渡到固定臺(tái)7，所述彈性部10為雙圓 弧，所述雙圓弧彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺(tái)。[0034]優(yōu)選的，所述柔輪體5通過反S形彈性部過渡到固定臺(tái)7，所述彈性部10為反S 形，所述反S形彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺(tái)。另一種實(shí)施方式，所述柔輪體通過多圓弧形彈性部過渡到固定臺(tái)。本實(shí)用新型實(shí)施例在柔輪的柔輪體和固定臺(tái)之間增加彈性部，通過彈性部過渡形 成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪柔輪體考口端與另一端形成的 凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴(yán)重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力，并且提高了柔輪的使用壽 命。實(shí)施例二本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種諧波減速器，如圖8所示，包括剛輪3、柔輪8以及波 形發(fā)生器1，所述波形發(fā)生器1用來將所述柔輪8彎曲成橢圓形使之與所述剛輪3嚙合。所述柔輪8，包括徑向可彎曲的柔輪體5、外部齒6和固定臺(tái)7，所述柔輪體5 —端 開口，另一端連接用于固定輸出軸的所述固定臺(tái)7 ；所述外部齒6位于所述柔輪體5開口端 外緣表面；所述柔輪體5和所述固定臺(tái)7之間通過彈性部10過渡。所述彈性部10與柔輪體相連續(xù)并沿徑向向柔輪的軸心方向延伸到固定臺(tái)7。優(yōu)選的，所述柔輪體5通過雙圓弧形彈性部過渡到固定臺(tái)7，所述彈性部10為雙圓 弧，所述雙圓弧彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺(tái)。優(yōu)選的，所述柔輪體5通過反S形彈性部弧過渡到固定臺(tái)7，所述彈性部10為反S 形，所述反S形彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺(tái)。另一種實(shí)施方式，所述柔輪體通過多圓弧形彈性部過渡到固定臺(tái)。本實(shí)用新型實(shí)施例在柔輪的柔輪體與固定臺(tái)之間增加了雙圓弧彈性部過渡。通過 雙圓弧過渡形成彈性緩沖，當(dāng)波形發(fā)生器迫使柔輪柔輪體徑向可彎曲端發(fā)生橢圓形變時(shí)， 柔輪的柔輪體與固定臺(tái)之間的雙圓弧就會(huì)釋放增大，同時(shí)圓弧中心點(diǎn)M沿徑向跟隨向外偏 移至Ml處，即向外偏移距離B5，如圖9，使得柔輪柔輪體開口端的橢圓形的長軸與另一端的 圓直徑差減少，從而有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪徑向可彎曲端與另一端形成的 凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴(yán)重程度，更關(guān)鍵的是使形成的凸錐面和凹錐面的錐度減少。柔輪 嚙合齒與剛輪嚙合齒的接觸區(qū)域面積增大，嚙合的齒頂線更接近理論嚙合線，嚙合傳遞的 力中心點(diǎn)也會(huì)向齒根部為靠近，力對(duì)嚙合齒齒根形成的力矩相應(yīng)減小(力臂減短)如圖10， 因而能產(chǎn)生很大的承載能力和提高諧波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用壽命。本實(shí)用新型實(shí)施例諧波減速器在柔輪的柔輪體和固定臺(tái)之間增加雙圓弧彈性部， 通過雙圓弧彈性部過渡形成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪柔輪 體考口端與另一端形成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴(yán)重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力， 并且提高了柔輪的使用壽命。實(shí)施例三本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種柔輪11，如圖11所示，包括徑向可彎曲的柔輪體12、 外部齒13和固定臺(tái)14，所述柔輪體12—端開口，另一端連接用于固定輸出軸或輸入軸的所 述固定臺(tái)14 ；所述外部齒13位于所述柔輪體12開口端外緣表面；所述柔輪體12和所述固 定臺(tái)14之間通過彈性部15過渡。所述彈性部15與柔輪體相連續(xù)并沿徑向背離柔輪的軸心方向延伸到固定臺(tái)14。優(yōu)選的，所述柔輪體12通過雙圓弧形彈性部過渡到固定臺(tái)14，所述彈性部15為雙圓弧，所述雙圓弧一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺(tái)。優(yōu)選的，所述柔輪體12通過反S形彈性部過渡到固定臺(tái)14，所述彈性部15為反S 形，所述反S形彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺(tái)。另一種實(shí)施方式，所述柔輪體通過多圓弧形彈性部過渡到固定臺(tái)。本實(shí)用新型實(shí)施例在柔輪的柔輪體和固定臺(tái)之間增加彈性部，通過彈性部過渡形 成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪徑向可彎曲端與柔輪另一端形 成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴(yán)重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力，并且提高了柔輪的使 用壽命。實(shí)施例四本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種諧波減速器，如圖8所示，包括剛輪16、柔輪11以及 波形發(fā)生器17，所述波形發(fā)生器17用來將所述柔輪11彎曲成橢圓形使之與所述剛輪16嚙
I=I O本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種柔輪11，如圖11所示，包括徑向可彎曲的柔輪體12、 外部齒13和固定臺(tái)14，所述柔輪體12—端開口，另一端連接用于固定輸出軸的所述固定臺(tái) 14 ；所述外部齒13位于所述柔輪體12開口端外緣表面；所述柔輪體12和所述固定臺(tái)14之 間通過彈性部15過渡。所述彈性部15與柔輪體相連續(xù)并沿徑向背離柔輪的軸心方向延伸到固定臺(tái)14。優(yōu)選的，所述柔輪體12通過雙圓弧形彈性部過渡到固定臺(tái)14，所述彈性部15為雙 圓弧，所述雙圓弧一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺(tái)。優(yōu)選的，所述柔輪體12通過反S形彈性部過渡到固定臺(tái)14，所述彈性部15為反S 形，所述反S形彈性部一端連接柔輪體的一端，另一端連接固定臺(tái)。另一種實(shí)施方式，所述柔輪體通過多圓弧形彈性部過渡到固定臺(tái)。本實(shí)用新型實(shí)施例在柔輪的柔輪體與固定臺(tái)之間增加了雙圓弧彈性部過渡。通過 雙圓弧彈性部過渡形成彈性緩沖，當(dāng)波形發(fā)生器迫使柔輪柔輪體開口端發(fā)生橢圓形變時(shí)， 柔輪柔輪體另一端與固定臺(tái)之間的雙圓弧彈性部就會(huì)釋放增大，同時(shí)圓弧中心點(diǎn)N沿徑向 跟隨向外偏移至附處，即向外偏移距離B5，如圖12，使得柔輪柔輪體一端的橢圓形的長軸 與另一端的圓直徑差減少，從而有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪開口端與另一端形 成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴(yán)重程度，更關(guān)鍵的是使形成的凸錐面和凹錐面的錐度減少。 柔輪嚙合齒與剛輪嚙合齒的接觸區(qū)域面積增大，嚙合的齒頂線更接近理論嚙合線，嚙合傳 遞的力中心點(diǎn)也會(huì)向齒根部為靠近，力對(duì)嚙合齒齒根形成的力矩相應(yīng)減小(力臂減短)如 圖13，因而能產(chǎn)生很大的承載能力和提高諧波減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用壽命。本實(shí)用新型實(shí)施例諧波減速器在柔輪的柔輪體和固定臺(tái)之間增加雙圓弧彈性部， 通過雙圓弧彈性部過渡形成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使的柔輪柔輪 體考口端與另一端形成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴(yán)重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力， 并且提高了柔輪的使用壽命。實(shí)施例五一種機(jī)器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括殼體，電機(jī)和如實(shí)施例二或?qū)嵤├乃龅闹C波減速 器，所述電機(jī)和所述諧波減速器位于所述殼體內(nèi)，所述電機(jī)與諧波減速器的輸入軸相連，驅(qū) 動(dòng)所述諧波減速器通過輸出軸實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。[0064]值得一提的是，以上實(shí)施例中，不同的結(jié)構(gòu)特征(例如上述的多種連接方式)可以 相互組合使用，并不限于各附圖所示。在上述實(shí)施例，僅對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本 專利申請(qǐng)后在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求1.一種柔輪，其特征在于包括徑向可彎曲的柔輪體、外部齒和固定臺(tái)，所述柔輪體一 端開口，另一端連接用于固定輸出軸或輸入軸的所述固定臺(tái)；所述外部齒位于所述柔輪體 開口端外緣表面；所述柔輪體和所述固定臺(tái)之間通過彈性部過渡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔輪，其特征在于所述彈性部與柔輪體相連續(xù)并沿徑向向 柔輪的軸心方向延伸到固定臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔輪，其特征在于所述彈性部與柔輪體相連續(xù)并沿徑向背 離柔輪的軸心方向延伸到固定臺(tái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的柔輪，其特征在于所述柔輪體通過雙圓弧形彈性部過 渡到固定臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔輪，其特征在于所述柔輪體通過反S形彈性部過渡到固定臺(tái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的柔輪，其特征在于所述柔輪體通過多圓弧形彈性部過 渡到固定臺(tái)。
7.一種諧波減速器，其特征在于包括剛輪、柔輪以及波形發(fā)生器，所述柔輪包括徑向可彎曲的柔輪體、外部齒和固定臺(tái)，所述柔輪體一端開口，另一端連 接用于固定輸出軸的所述固定臺(tái)；所述外部齒位于所述柔輪體開口端外緣表面；所述柔輪 體和所述固定臺(tái)之間通過彈性部過渡，所述波形發(fā)生器用來將所述柔輪彎曲成橢圓形使之與所述剛輪嚙合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的諧波減速器，其特征在于所述彈性部與柔輪體相連續(xù)并沿 徑向向柔輪的軸心方向延伸到固定臺(tái)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的諧波減速器，其特征在于所述彈性部與柔輪體相連續(xù)并沿 徑向背離柔輪的軸心方向延伸到固定臺(tái)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的諧波減速器，其特征在于所述柔輪體通過雙圓弧形彈 性部過渡到固定臺(tái)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的諧波減速器，其特征在于所述柔輪體通過反S形彈性部 過渡到固定臺(tái)。
12.一種機(jī)器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括殼體，電機(jī)和如權(quán)7至11任意一項(xiàng)所述的諧波減速器， 所述電機(jī)和所述諧波減速器位于所述殼體內(nèi)，所述電機(jī)與諧波減速器的輸入軸相連，驅(qū)動(dòng) 所述諧波減速器通過輸出軸實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種柔輪，包括徑向可彎曲的柔輪體、外部齒和固定臺(tái)，所述柔輪體一端開口，另一端連接用于固定輸出軸或輸入軸的所述固定臺(tái)；所述外部齒位于所述柔輪體開口端外緣表面；所述柔輪體和所述固定臺(tái)之間通過彈性部過渡，還公開了一種諧波減速器，包括剛輪、上述的柔輪以及波形發(fā)生器，所述波形發(fā)生器用來將所述柔輪彎曲成橢圓形使之與所述剛輪嚙合，本實(shí)用新型在柔輪的柔輪體和固定臺(tái)之間增加彈性部，通過彈性部過渡形成的彈性緩沖，可以有效地改善因橢圓形發(fā)生器迫使柔輪的柔輪體開口端與另一端形成的凸錐面和凹錐面發(fā)生的嚴(yán)重程度，因而能產(chǎn)生很大的承載能力，并且提高柔輪的使用壽命。
文檔編號(hào)F16H1/32GK201934620SQ20112003768
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月1日
發(fā)明者孫尚傳 申請(qǐng)人:配天(安徽)電子技術(shù)有限公司