[发明专利]短筒柔轮谐波减速器

说明书

技术领域

本发明属于机械传动技术领域，涉及驱动装置，具体涉及一种短筒柔轮谐波减速器。

背景技术

普通谐波减速器，应用在航天、航空、雷达定位、卫星、太阳能帆板驱动展开机构等技术领域，它能准确实现预定的运转、定位、控制等使用要求和性能要求。但是普通谐波减速器也存在使用受到客观空间环境应用限制的问题，如在狭小或有限的空间内普通谐波减速器却很难满足特定的使用要求和性能要求。在现有技术情况下，普通谐波减速器使用空间需求较大，其臂长与内孔比值也较大，通常为0.8～0.9，不能满足在狭小的有限的空间使用。因此为了在狭小空间内实现大速比、大力矩的性能要求，实现臂长与内孔比值较小，就需要设计一种短筒柔轮谐波减速器，以满足在特定的狭小空间内使用要求和性能的减速器。

发明内容

为实现上述需求，本发明采用短柔轮臂长，大大缩小轴向尺寸的技术思路，该柔轮为圆柱薄壁筒状零件，在工作过程中承受交变的应力，在挠性弹性范围内实现传递运动，以保证产品在狭小空间环境中满足使用要求。即通过缩小轴向尺寸，缩小体积，实现大速比、大力矩传动、减轻重量的要求，以满足航天、航空、驱动展开机构及机器人在狭小空间的工作需求，并达到性能指标。具体的技术方案为：

短筒柔轮谐波减速器，包括：高速轴(1)、轴承(2、12、13)、轴用弹性挡圈(3、14)、刚轮(6)、销子(8)、螺钉(10、20、22)、弹簧垫圈(11、19、23)、低速轴(15)、壳体(16)、端盖(21)，其特征在于：

还包括波发生器，包括挡片(4)、柔性轴承(5)、螺钉(7)、凸轮(17)，其中所述凸轮(17)装入所述柔性轴承(5)内，通过所述挡片(4)、螺钉(7)固定连接；

还包括柔轮(18)，所述波发生器的直径比所述柔轮(18)内孔直径略大并装入在所述柔轮(18)内孔，迫使所述柔轮(18)挠性变形；所述柔轮(18)外齿与所述刚轮(6)内齿啮合；所述刚轮(6)通过所述销子(8)、弹簧垫圈(19)和螺钉(20)固连在所述壳体(16)的止口内孔；所述柔轮(18)与所述低速轴(15)通过所述螺钉(10)和弹簧垫圈(11)固连在一起；所述端盖(21)和所述壳体(16)利用所述壳体(16)的止口内孔与所述刚轮(6)外圆过渡配合，再通过所述螺钉(22)与所述弹簧垫圈(23)固连在一起；

所述波发生器与所述高速轴(1)通过所述键(9)固连在一起，再通过所述轴用弹性挡圈(3)实现轴向定位，最后将所述轴承(2)和所述轴承(12)分别安装在所述高速轴(1)两端使所述波发生器实现轴向定位和径向定位运动；再通过所述轴承(2、12、13)使所述高速轴(1)与低速轴(15)实现直线同轴传动；所述低速轴(15)通过所述轴承(13)实现径向定位，通过轴用弹性挡圈(14)实现轴向定位。

进一步的，所述柔轮(18)齿数比所述刚轮(6)齿数少1～5个。

进一步的，所述柔轮(18)齿数比所述刚轮(6)齿数少2个或3个。

进一步的，所述柔轮(18)的形状为圆柱薄壁筒状，所述柔轮(18)的臂长与内孔直径之比值为0.3～0.7。

进一步的，所述柔轮(18)的臂长与内孔直径之比值为0.4～0.6。

进一步的，所述柔轮(18)的臂长与内孔直径为30mm和60mm，比值为0.5。

进一步的，所述柔轮(18)的材料采用柔韧性较高的合金结构钢。

进一步的，所述柔轮(18)的材料为35CrMnSiA。

本发明的工作原理是，所述高速轴(1)与电机连接，并带动所述凸轮(17)旋转，即带动所述波发生器旋转；所述波发生器连续旋转使所述柔轮(18)产生挠性弹性变形，所述柔轮(18)齿数比所述刚轮(6)齿数少，优选为少2或3个，通过旋转产生错齿运动，从而使所述柔轮(18)实现在长轴、短轴范围内可控的挠性弹性变形。在长轴两端所述柔轮(18)外齿与所述刚轮(6)内齿完全啮合；而在短轴两端处所述柔轮(18)外齿与所述刚轮(6)内齿完全脱开；在长轴和短轴之间区段所述柔轮(18)外齿与所述刚轮(6)内齿处于一段啮入、一段啮出状态，当所述波发生器连续旋转，则所述柔轮(18)外齿与所述刚轮(6)内齿周期性啮入、完全啮合、啮出和脱开四种状态交替出现，所述波发生器的旋转运动使所述柔轮外齿(18)与所述刚轮(6)内齿逐渐啮入和逐渐脱开。