[发明专利]一种柔轮具有自动定位功能的谐波齿轮传动装置

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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，本发明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。本发明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。

发明内容

本发明采用以下技术方案：

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。

发明有益效果：