[發明專利]柔性齒輪及其組件、采用該組件的減速器及減速比算法

在審

• 申請號: 201710679691.6
• 申請日: 2017-08-10
• 公開（公告）號: CN107387725A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 李承進;金明必
• 申請（專利權）人: 金明必
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H1/20;F16H1/32;F16H49/00
• 代理公司: 杭州融方專利代理事務所(普通合伙)33266
• 代理人: 沈相權,肖茂才

技術領域

本發明涉及一種減速器，尤其是涉及一種使用于驅動電機的旋轉速度減速需要減速器的齒輪及其組件、采用該組件的減速器及減速比算法。

背景技術

通常對驅動電機的旋轉速度減速控制需要使用到減速器來實現減速比控制，而通常對驅動電機的減速控制采用諧波傳動減速器進行減速傳動控制，現有諧波減速器是通過具有一定彈性變形來實現得到高減少比，存在著減速比高、反彈少、位置精度和旋轉精度高、高轉矩傳達能力等優點。也因這樣的優點而被廣泛使用于機器人、數控機床、醫療器械、宇宙船等諸多精密產品產業上。現有諧波傳動減速器一般是在橢圓形凸輪外側上裝入滾珠軸承的波動發生器，在外周上帶有齒面的薄壁形狀彈性體柔性齒輪、內周上帶有齒面和剛體環形狀的剛性齒輪等3個基本構件構成柔性齒輪結構。現有柔性齒輪結構為薄壁齒輪結構，所以減速器在動力傳達構成上誘發彈性變形上與現有減速器存在區別，也即依靠柔性齒輪的彈性變形與剛性齒輪接合，減速比算法上跟柔性齒輪與剛性齒輪的齒數差相關聯。假設一般剛性齒輪的齒數是N個，柔性齒輪的齒數是n個時，減速比算法則按的算法進行；跟上述算法一樣帶減速比的諧波傳動減速器運行過程如下：輸入軸的旋轉使波動發生器被旋轉，柔性齒輪是靠波動發生器外周的滾珠軸承，波動發生器的橢圓形狀而變成彈性變形，與剛性齒輪的齒輪吻合。這時柔性齒輪與剛性齒輪的齒輪是橢圓的長軸部分嚙合，剩余的部分脫開。凸輪的旋轉使得嚙合的部分依序變化，脫開部分也依序變化。波動發生器旋轉一周，其柔性齒輪的剛性齒輪的齒數差反方向被旋轉使造成減速。這樣的諧波傳動減速器是構造上有很多優點，齒型是微細的加工時容易得比較大的減速比的段。齒輪吻合做相對運動時，為了順暢的運行彈力是必須要素，諧波傳動減速器是可以通過一個齒輪組合反彈降低到最小化。而且上面原因使旋轉精密度也很高。

諧波傳動減速器雖然具有上述多種優秀特性，然而現有諧波傳動減速器仍然存在的問題是：由于現有諧波傳動減速器的柔性齒輪是帶有薄壁形狀結構，所以無法縮短減速器的全體長度。為了縮短減速器的長度增加柔性齒輪的彈性變形，因而降低諧波傳動減速器的減速效率。而且過分的反復變形造成薄壁齒輪的壽命急速下降。諧波傳動減速器上使用的柔性齒輪是因薄壁齒輪又出現另一個問題，輸出軸上慣性力矩等原因造成超過預想的旋轉負荷時，柔性齒輪的旋轉方向而造成扭曲變形出現控制角度上誤差。

發明內容

本發明為解決現有諧波傳動減速器存在著減速效率低，薄壁齒輪壽命短，易發生扭曲變形，控制角度誤差大、使用耐久性低等現狀而提供的一種可提高減速效率，受扭曲變形長度短，控制角度誤差小，使用耐久性高的柔性齒輪及其組件、采用該組件的減速器及減速比算法。

本發明為解決上述技術問題所采用的具體技術方案為：一種柔性齒輪，包括柔性齒輪本體，其特征在于：柔性齒輪本體采用管狀結構，在管狀結構的柔性齒輪本體外部上開有兩列輪齒，兩列輪齒在管狀結構外部上形成具有兩級外齒的管狀柔性齒輪結構。不易發生扭曲變形，質量穩定更容量控制，可改變常規薄壁齒輪為防止變形而使用傾斜形齒型齒輪的特殊齒型，齒輪彈性變低，傳動效率高，兩級齒輪傳動結構降低齒輪整體變形可能性，提高齒輪使用壽命及使用穩定可靠性。

作為優選，所述的兩級外齒為具有階梯分級的大小兩級外齒結構，兩級外齒具有不同的齒輪數。提高兩級外齒的結構設置靈活性，降低齒輪彈性變形。

作為優選，所述的兩級外齒為具有相同的齒頂圓直徑尺寸，兩級外齒具有不同的齒輪數。提高兩級外齒的結構設置簡單靈活性，降低齒輪彈性變形能量。

作為優選，在兩級外齒之間位置處設有外定位連接槽。提高柔性齒輪與固定剛性齒輪和旋轉剛性齒輪之間的組裝定位有效性，提高能量傳遞有效穩定性。

作為優選，所述的兩級外齒均為直齒結構。提高齒輪齒型結構簡單性，齒輪齒型結構更加簡單穩定，齒型加工成本低。

本發明的另一個發明目的在于提供一種柔性齒輪組件，其特征在于：包括一個固定剛性齒輪、一個旋轉剛性齒輪和具有上述技術方案之一兩級外齒結構的管狀柔性齒輪，兩級外齒中的一級外齒與固定剛性齒輪內齒相嚙合，另一級外齒與旋轉剛性齒輪內齒相嚙合。不易發生扭曲變形，齒輪齒型結構更加簡單，質量穩定更容量控制，可改變常規薄壁齒輪為防止變形而使用傾斜形齒型齒輪的特殊齒型，固定剛性齒輪和旋轉剛性齒輪分別與柔性齒輪相配合的柔性齒輪組件可使齒輪彈性變形能量得到極大程度上的降低，能量傳遞效率高，使彈性變形只出現一個方向，提高減速使用的耐久穩定性。