[發明專利]一種高強度柔輪扭轉曲面的優化方法、柔輪及諧波減速器

在審

• 申請號: 202110620369.2
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113339477A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 左昱昱;李建偉
• 申請（專利權）人: 蘇州綠的諧波傳動科技股份有限公司
• 主分類號: F16H49/00
• 分類號: F16H49/00;F16H55/17
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李艾

本發明涉及一種高強度柔輪扭轉曲面的優化方法、柔輪及諧波減速器，計算出扭轉曲面的曲率半徑，柔輪包括齒圈段和法蘭段，所述齒圈段與法蘭段的中心軸重合，所述齒圈段與法蘭段之間通過光滑曲線過渡段相連；所述光滑曲線過渡段上述優化方法得出，所述光滑曲線過渡段與所述齒圈段和法蘭段之間連續平滑過渡，所述光滑曲線過渡段的曲率半徑大于所述柔輪嚙合半徑的1/4。諧波減速器包括上述柔輪。本發明通過設置大曲率半徑的光滑曲線過渡段，增加了柔輪的剛性，改善了柔輪的振動性能，避免了應力在柔輪某一處集中，有利于提高柔輪使用壽命，有利于提高諧波減速器的可靠性。

技術領域

本發明涉及諧波齒輪減速器技術領域，尤其是指一種大曲率半徑曲線輪廓的柔輪及諧波減速器。

背景技術

承載能力高，傳動比大，體積小、傳動平穩且傳動精度高等這些獨特優點，使得諧波減速器廣泛應用于電子、航天航空、機器人等行業。

諧波減速器主要由剛輪、柔輪、波發生器三個基本部件構成，其傳動是依靠柔輪的彈性形變來實現柔輪與剛輪齒的嚙合傳動。參照圖1所示，柔輪的法蘭與筒壁部分之間垂直連接，由于波發生器將柔輪兩端撐開，通過波發生器不斷的旋轉使得柔輪不斷產生形變，在齒圈不斷形變的同時筒壁與法蘭的連接部應力集中，因此現有技術中將該處設計為倒圓角，以分散應力防止應力集中，同時外形美觀手感舒適。但柔輪該處受力較大，普通的倒圓角不能解決應力集中的問題，且這個部位壁厚十分薄，限制了柔輪的剛性提升，通常的柔輪斷裂也出現在這個部位，影響了諧波減速器的正常使用，增加其維護成本。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術中柔輪在工作過程中齒圈段和法蘭段之間直角連接易損壞的缺陷，提供一種高強度柔輪扭轉曲面的優化方法、柔輪及諧波減速器，避免應力在扭轉曲面集中，提高柔輪剛性。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種高強度柔輪扭轉曲面的優化方法，包括如下步驟：

確定柔輪齒圈段和法蘭段的位置；

根據齒圈段和法蘭段相對的兩端的垂線距離，計算平滑連接兩端的圓弧的極限曲率半徑，得到連接齒圈段和法蘭段的扭轉曲面的最小曲率半徑；

根據上述曲率半徑設計連接曲面，擬合連接曲面兩端與齒圈段和法蘭段端部之間的光滑連接面；

將上述步驟中得到的連接面與連接曲面組合形成連接齒圈段和法蘭段的扭轉曲面。

在本發明的一個實施例中，扭轉曲面與齒圈段和法蘭段共同形成的曲線輪廓滿足三次樣條插值函數。

本發明還提供一種柔輪，包括齒圈段和法蘭段，所述齒圈段與法蘭段的中心軸重合，所述齒圈段與法蘭段之間通過光滑曲線過渡段相連；

所述光滑曲線過渡段根據上述的優化方法得出，所述光滑曲線過渡段與所述齒圈段和法蘭段之間連續平滑過渡，所述光滑曲線過渡段的曲率半徑大于所述柔輪嚙合半徑的1/4。

在本發明的一個實施例中，所述光滑曲線過渡段一端設置有與所述法蘭段連接的第一直線段。

在本發明的一個實施例中，所述第一直線段的長度小于所述光滑曲線過渡段高度的一半。

在本發明的一個實施例中，所述第一直線段與所述光滑曲線過渡段厚度相同。

在本發明的一個實施例中，所述光滑曲線過渡段另一端設置有與所述齒圈段連接的第二直線段。

在本發明的一個實施例中，所述第二直線段的長度小于所述光滑曲線過渡段和齒圈段總長的1/3。

在本發明的一個實施例中，所述第二直線段為內徑與所述齒圈段相同的錐形，所述第二直線段的厚度沿所述圓弧過渡段向齒圈段逐漸增加。