[实用新型]谐波减速器

说明书

本实用新型提供了一种新型谐波减速器，属机械领域中的传动装置。

谐波传动是五十年代后期出现的一种新型传动，与齿轮传动相比，它具有传动比大、体积小、重量轻、精度高、噪音小等优点，还具有向密封空间传递运动和动力的功能。1959年美国麦塞尔（C、W、Musser）根据谐波传动理论取得了具有机械波发生器的单级谐波齿轮传动减速器的专利，在此以后，该种减速器得到了广泛的应用。但是，这种减速器的主要部件之一柔轮的制造工艺较为复杂，需要专用设备，且废品率较高，因而成本也随之增加。另外，由于柔轮在工作过程中需连续不断地变形，其轮齿上的沟槽易产生疲劳断裂，寿命较短。现有传动的密封技术采用盘根（填料）密封或依靠电磁作用密封，向密封空间传递运动和动力效果均不理想。

鉴于上述已有技术存在的不足，本实用新型的目的是设计一种制造工艺简单、成本低、寿命长、特别是能在高压差及有泄漏环境中作全密封、无泄漏传动的新型谐波减速器。

本实用新型的技术方案是将传统谐波减速器中的柔轮部件分离为棒形齿柔轮和弹性传动件两部分。其中，棒形齿柔轮系由若干根棒形另件均匀地排列，定位在一个刚性基座的环形封闭曲面上而构成。波发生器通过弹性传动件将运动传递至棒形齿柔轮，产生谐波变形，最后再作用到刚轮上以一定的减速比输出。弹性传动件可根据棒形齿变形的特征设计成园板或园筒。当棒形齿柔轮固定不转，波发生器旋转时，刚性轮则以一定的减速比i而旋转。设棒型齿数量为Z₅，刚性齿轮的齿数为Z_r，则输入轴（发生器）与输出轴（刚性齿轮）的速比i计算方法与传统的谐波减速器相同，即：

i＝Z_r／（Z_r－Z_f）

棒形齿受弹性传动件的压力而产生变形，其变形的形式基本上有二种。一种是棒形齿二端轴向受力产生横向对称弯曲，此种变形也可由棒形齿中部径向受力产生。另一种是棒形齿横向非对称弯曲。刚性齿轮可为正齿轮（内齿或外齿）也可为端面齿轮。

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

图1，图2，图3分别为本实用新型三种结构形式的机械原理图。图中（1）为滚轮波发生器即输入轴，（2）为弹性传动件，（3）为棒形齿，（4）为棒形齿定位块，（5）为刚性齿轮即输出轴。图1是棒形齿二端轴向受力产生横向对称弯曲的结构，弹性传动件是园形板。图2是棒形齿中部径向受力产生横向对称弯曲的结构形式，此种结构中，弹性传动件需做成园筒状。图3是棒形齿一端受力产生横向非对称弯曲的结构，弹性传动件为园形板。

图4是弹性传动件的一种形式，做成园形。图中，（6）为防止园形弹性板径向移动的定心套，套的二端有锥形孔作定心用。（7）为弹性板。

图5是依照图3原理设计的一个实施例。图中，（3）是棒形齿，（4）是内锥形压块，对棒形齿作定位、压紧用。（8）是制棒形齿齿座，（9）是压紧螺钉，当设计减速比i＝100，输出扭矩为100kg－N时，棒形齿为202根直径为2mm，长度为50mm的油淬高炭弹簧钢，一端倒角，表面抛光，均匀地排列在齿座（8）的环形锥面槽内，钢棒体母线与齿座锥体母线方向一致且保持接触。齿座锥体角为150°，环形槽宽15mm， 通过螺钉（9）和锥形压块（4）将钢棒（3）一端固定在齿座（8）上，并用环氧树脂封死，钢棒另一端（倒角端）悬浮，以便在弹性传动件（2）的作用下产生谐波变形。弹性传动件用图4所示的园板形式，用1mm厚的65Mn板料制成，园板直径φ＝190mm。棒形齿所形成的锥顶角应略小于端面齿刚轮的齿面角，使其不进入啮合时与刚轮的端面齿脱离。棒形齿的截面可为等截面，也可为不等截面，等截面易於加工，不等截面有利於弯曲变形。截面形状可设计为多种，园截面易於加工、装配，但与刚轮面为线接触，接触应力大。也可做成与刚齿齿形角相同的截面，与刚齿为面接触，接触应力相对减小，但制造、装配要求高。棒形齿的纵轴为直的，也可有预变形形状。截面为园的等截面与不等截面的棒形齿，固定在齿座上时，与齿座环面，其母线与环形齿座的母线相接触，非园形截面，如三角形或梯形，其一棱线或一个面与齿座的环面完全接触。

图6是图5的顶视图。

本减速器除了象传统的谐波减速器一样可作为大减速比的减速器外，其结构特点是可完全隔绝输入与输出的空间，静态密封易做到全密封，能承受大的压差而不泄漏。因此，它可应用在化工、制药等有害气氛的作业中，也可应用于有压差的物理环境中如用于潜水器作隔水操作的减速器及潜水推进系统中的减速器等，可完全防止漏水。与蜗轮付减速器、摆线针轮减速器及传统的谐波减速器相比，本减速器具有制造简单、装配要求不高，不需铜材等有色金属，与棒形齿柔轮相啮合的刚性齿轮加工精度也可放松，因而成本低且寿命长，其全密封特征，符合环保要求，有广泛的应用前景。