一种高承载的轻量微型谐波减速器的制作方法

1.本发明涉及减速器技术领域，具体涉及一种高承载的轻量微型谐波减速器。


背景技术：

2.谐波减速器是一种由刚轮、柔轮、波发生器三个关键零件和柔性轴承、主负载轴承组成的减速机构，其中刚轮是一个刚性的内齿轮，柔轮是一个容易变形的薄壁圆筒外齿轮，波发生器是一个椭圆状圆盘零件，柔性轴承是一个可弹性变形的薄壁滚珠轴承。由于谐波减速器具有传动比大、承载能力高、传动效率高、体积小、重量轻、传动平稳且传动精度高等这些独特优点，在航空航天、仿生机械、常用军械、机床、电子设备、机器人等行业得到广泛使用。随着科技的不断发展进步，各行各业对谐波减速器的要求越来越高，其中尤以微型谐波减速器为最。
3.目前上市场上的微型谐波减速器，有主负载轴承使用四点接触球轴承和使用十字交叉滚子轴承的两种结构类型，其中以四点接触球轴承作为主负载轴承的微型谐波减速器，因轴承本身的特性，轴向负载和弯矩负载的承受能力很差，往往达不到使用需求，且使用过程中很容易发生损坏；而以十字交叉滚子轴承作为主负载轴承的微型谐波减速器，由于安连接螺钉孔位的干涉，质量和体积很难压缩，相较于同大小规格的以四点接触球轴承作为主负载轴承的微型谐波减速器，质量和体积要高出50%以上。
4.针对上述存在的技术问题，本发明提出了一种承载能力高、质量轻、体积小、制造简单、安装方便的微型谐波减速器。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种高承载的轻量微型谐波减速器，包括刚轮和柔轮以及与动力输入端连接的波发生器，波发生器通过柔性轴承安装在柔轮的内孔内，柔性轴承套接在波发生器的外侧且位于柔轮内孔和波发生器之间，刚轮与柔轮之间啮合传动，所述柔轮与刚轮之间通过主负载轴承连接，主负载轴承与刚轮之间通过骨架油封密封，主负载轴承安装在刚轮内孔内且与刚轮内孔螺纹连接，所述主负载轴承包括十字交叉轴承外圈和十字交叉轴承内圈，十字交叉轴承外圈与刚轮内孔螺纹连接，十字交叉轴承内圈与柔轮固定连接。
6.优选的，所述十字交叉轴承外圈和十字交叉轴承内圈之间为负游隙设计，二者之间的滚动体为圆柱滚子。
7.优选的，所述十字交叉轴承外圈加工有外螺纹，刚轮内孔末端加工有内螺纹孔，十字交叉轴承外圈的外螺纹与刚轮内孔内的内螺纹孔螺纹连接。
8.优选的，所述十字交叉轴承外圈的外螺纹端部设置有定位柱，定位柱直径小于外螺纹的螺纹小径，定位柱通过定位孔插接在刚轮内孔内，定位孔开设在刚轮的内螺纹孔的底部，所述定位孔直径与十字交叉轴承外圈螺纹前端的定位柱直径相同，定位柱和定位孔选用h6/h5公差配合。
9.优选的，所述十字交叉轴承外圈内侧开设有内滚子槽，十字交叉轴承内圈外侧开设有外滚子槽，圆柱滚子采用满滚子十字交叉排布在内滚子槽和外滚子槽配合形成的滚子槽内。
10.优选的，所述十字交叉轴承内圈与柔轮连接部设有用于安装圆柱滚子的十字交叉轴承填球块，十字交叉轴承填球块通过第一螺钉安装在十字轴承内圈上，十字交叉轴承填球块和十字轴承内圈配合形成完整的外滚子槽。
11.优选的，所述柔轮通过内垫块与十字交叉轴承内圈连接，内垫块通过第二螺钉安装在柔轮内孔内，第二螺钉通过螺钉孔安装在柔轮筒体底部，螺钉孔开设在柔轮筒体底部，内垫块和柔轮均通过第二螺钉与十字交叉轴承内圈螺纹连接。
12.优选的，所述波发生器设有椭圆部，椭圆部的椭圆周长和柔性轴承内孔周长相等，柔性轴承的内圈用金属胶粘合固定在椭圆部上。
13.优选的，所述刚轮的内孔设有内齿圈，所述柔轮的筒体外侧设有外齿圈，刚轮的内齿圈与柔轮的外齿圈啮合，刚轮的内齿圈齿数比柔轮的外齿圈齿数多两个齿。
14.优选的，所述刚轮的外壳采用铝材料制成，刚轮的内齿圈采用球墨铸铁制成，外壳和内齿圈采用钢铝复合工艺，形成一个整体。
15.本发明的有益效果：1、本产品主负载轴承采用十字交叉轴承结构，相比传统的四点接触球轴承，该轴承中间的滚动体为圆柱滚子，且采用满滚子十字交叉排布的设计，能够有效的保证整体产品的刚性。同时通过负游隙的设计，来保证产品在承受弯矩的同时，能够有效的达到整机的精度。
16.2、十字交叉轴承外圈和和刚轮连接方式采用了螺纹直接连接方式，由于没有安装螺钉孔位的限制，十字交叉轴承体积有较大缩小空间。十字交叉轴承外圈加工有外螺纹，螺纹前端有一段定位柱，直径略小于螺纹小径，刚轮内孔末端加工有内螺纹，螺纹后端有一段定位孔，直径与十字交叉轴承外圈螺纹前端的定位柱尺寸相同，定位柱和定位孔选用h6/h5公差配合，以此来保证十字交叉轴承和刚轮装配后的同轴度。
17.3、刚轮突破了传统的材料及加工工艺，采用了钢铝复合加工成型的工艺，外壳采用铝，以此来减轻刚轮的重量，内齿圈位置采用球墨铸铁，保证齿部的强度及性能。同时刚轮也没有和十字交叉轴承安装螺钉孔位的限制，刚轮体积也有较大缩小空间，使刚轮重量得到进一步压缩。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本发明实施例的剖视示意图。
20.图2是主负载轴承的分解后的剖视图。
21.图3是柔轮与刚轮的剖视图。
22.图4是波发生器和柔性轴承的剖视图。
23.图5是本发明的主视图。
24.图6是主负载轴承的剖视图。
25.图中附体标记：1-波发生器；1a-椭圆部；2-柔性轴承；3-刚轮；3a-内螺纹；3b-内齿圈；3c-定位孔；4-骨架油封；5-十字交叉轴承内圈；5a-外滚子槽；6-圆柱滚子；7-十字交叉轴承外圈；7a-定位柱；7b-外螺纹；7c-内滚子槽；8-十字交叉轴承填球块；9-柔轮；9a-螺钉孔；9b-外齿圈；10-内垫块；11-第二螺钉；12-第一螺钉；13-主负载轴承。
具体实施方式
26.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
27.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
28.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
29.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.如图1至图6所示，本发明提供如下实施例：一种高承载的轻量微型谐波减速器，包括刚轮3和柔轮9以及与动力输入端连接的波发生器1，波发生器1通过柔性轴承2安装在柔轮9的内孔内，柔性轴承2套接在波发生器1的外侧且位于柔轮9内孔和波发生器1之间，刚轮3与柔轮9之间啮合传动，所述柔轮9与刚轮3之间通过主负载轴承13连接，主负载轴承13与刚轮3之间通过骨架油封4密封，主负载轴承13安装在刚轮3内孔内且与刚轮3内孔螺纹连接，所述主负载轴承13包括十字交叉轴承外圈7和十字交叉轴承内圈5，十字交叉轴承外圈7与刚轮3内孔螺纹连接，十字交叉轴承内圈5与柔轮9固定连接。
31.十字交叉轴承外圈7和十字交叉轴承内圈5之间为负游隙设计，二者之间的滚动体为圆柱滚子6。
32.十字交叉轴承外圈7加工有外螺纹7b，刚轮3内孔末端加工有内螺纹3a孔，十字交叉轴承外圈7的外螺纹7b与刚轮3内孔内的内螺纹3a孔螺纹连接。
33.十字交叉轴承外圈7的外螺纹7b端部设置有定位柱7a，定位柱7a直径小于外螺纹7b的螺纹小径，定位柱7a通过定位孔3c插接在刚轮3内孔内，定位孔3c开设在刚轮3的内螺
纹孔的底部，所述定位孔3c直径与十字交叉轴承外圈7螺纹前端的定位柱7a直径相同，定位柱7a和定位孔3c选用h6/h5公差配合。
34.十字交叉轴承外圈7内侧开设有内滚子槽7c，十字交叉轴承内圈5外侧开设有外滚子槽5a，圆柱滚子6采用满滚子十字交叉排布在内滚子槽7c和外滚子槽5a配合形成的滚子槽内。
35.十字交叉轴承内圈5与柔轮9连接部设有用于安装圆柱滚子6的十字交叉轴承填球块8，十字交叉轴承填球块8通过第一螺钉12安装在十字轴承内圈上，十字交叉轴承填球块8和十字轴承内圈配合形成完整的外滚子槽5a。
36.柔轮9通过内垫块10与十字交叉轴承内圈5连接，内垫块10通过第二螺钉11安装在柔轮9内孔内，第二螺钉11通过螺钉孔9a安装在柔轮9筒体底部，螺钉孔9a开设在柔轮9筒体底部，内垫块10和柔轮9均通过第二螺钉11与十字交叉轴承内圈5螺纹连接。
37.波发生器1设有椭圆部1a，椭圆部1a的椭圆周长和柔性轴承2内孔周长相等，柔性轴承2的内圈用金属胶粘合固定在椭圆部1a上。
38.刚轮3的内孔设有内齿圈3b，所述柔轮9的筒体外侧设有外齿圈9b，刚轮3的内齿圈3b与柔轮9的外齿圈9b啮合，刚轮3的内齿圈3b齿数比柔轮9的外齿圈9b齿数多两个齿。刚轮3的外壳采用铝材料制成，刚轮3的内齿圈3b采用球墨铸铁制成，外壳和内齿圈采用钢铝复合工艺，形成一个整体。
39.工作原理：刚轮3内孔加工有内螺纹3a，十字交叉轴承外圈7加工有外螺纹7b，刚轮3和十字交叉轴承外圈7通过此内螺纹3a和外螺纹7b连接；柔轮9筒底部加工有螺钉孔9a，十字交叉轴承内圈5端面加工有螺纹孔，柔轮9和内垫块10以及十字交叉轴承内圈5通过第二螺钉11连接；波发生器1椭圆部1a椭圆周长和柔性轴承2内孔周长相等，柔性轴承2的内圈用金属胶粘合固定在凸轮上，外圈可通过滚珠实施弹性变形；将柔性轴承2压装到波发生器1椭圆部1a外周后，迫使柔性轴承2呈椭圆状，将这一组件装入柔轮9的内孔后，柔轮9也被波发生器1弯曲成椭圆状，因此在长轴部分柔轮9外齿圈9b和刚轮3内齿圈3b啮合，在短轴部分，柔轮9外齿圈9b和刚轮3内齿圈3b则完全呈脱离状态。
40.该减速机在工作时，刚轮3被固定在机壳上，负载连接到十字交叉轴承内圈5上，马达输入轴和波发生器1连接固定，马达带动波发生器1转动，迫使柔轮9发生交替弹性形变，柔轮9齿和刚轮3齿啮合位置顺次移动。当波发生器1旋转一周后，柔轮9外齿圈9b和刚轮3内齿圈3b啮合位置也同步移动一周，由于柔轮9比刚轮3少2个齿，柔轮9则沿波发生器1旋转的反方向移动2个齿，当波发生器1随马达连续转动时，该动作周而复始的循环进行，实现柔轮9相对刚轮3沿波发生器1相反方向的缓慢旋转，从而通过十字交叉轴承内圈5带动负载同步运转。
41.需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本技术说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

技术特征：
1.一种高承载的轻量微型谐波减速器，其特征在于，包括刚轮（3）和柔轮（9）以及与动力输入端连接的波发生器（1），波发生器（1）通过柔性轴承（2）安装在柔轮（9）的内孔内，柔性轴承（2）套接在波发生器（1）的外侧且位于柔轮（9）内孔和波发生器（1）之间，刚轮（3）与柔轮（9）之间啮合传动，所述柔轮（9）与刚轮（3）之间通过主负载轴承（13）连接，主负载轴承（13）与刚轮（3）之间通过骨架油封（4）密封连接，主负载轴承（13）安装在刚轮（3）内孔内且与刚轮（3）内孔螺纹连接，所述主负载轴承（13）包括十字交叉轴承外圈（7）和十字交叉轴承内圈（5），十字交叉轴承外圈（7）与刚轮（3）内孔螺纹连接，十字交叉轴承内圈（5）与柔轮（9）固定连接。2.如权利要求1所述的一种高承载的轻量微型谐波减速器，其特征在于，所述十字交叉轴承外圈（7）和十字交叉轴承内圈（5）之间为负游隙设计，二者之间的滚动体为圆柱滚子（6）。3.如权利要求1或2所述的一种高承载的轻量微型谐波减速器，其特征在于，所述十字交叉轴承外圈（7）加工有外螺纹（7b），刚轮（3）内孔末端加工有内螺纹（3a）孔，十字交叉轴承外圈（7）的外螺纹（7b）与刚轮（3）内孔内的内螺纹（3a）孔螺纹连接。4.如权利要求3所述的一种高承载的轻量微型谐波减速器，其特征在于，所述十字交叉轴承外圈（7）的外螺纹（7b）端部设置有定位柱（7a），定位柱（7a）直径小于外螺纹（7b）的螺纹小径，定位柱（7a）通过定位孔（3c）插接在刚轮（3）内孔内，定位孔（3c）开设在刚轮（3）的内螺纹孔的底部，所述定位孔（3c）直径与十字交叉轴承外圈（7）螺纹前端的定位柱（7a）直径相同，定位柱（7a）和定位孔（3c）选用h6/h5公差配合。5.如权利要求4所述的一种高承载的轻量微型谐波减速器，其特征在于，所述十字交叉轴承外圈（7）内侧开设有内滚子槽（7c），十字交叉轴承内圈（5）外侧开设有外滚子槽（5a），圆柱滚子（6）采用满滚子十字交叉排布在内滚子槽（7c）和外滚子槽（5a）配合形成的滚子槽内。6.如权利要求2所述的一种高承载的轻量微型谐波减速器，其特征在于，所述十字交叉轴承内圈（5）与柔轮（9）连接部设有用于安装圆柱滚子（6）的十字交叉轴承填球块（8），十字交叉轴承填球块（8）通过第一螺钉（12）安装在十字轴承内圈上，十字交叉轴承填球块（8）和十字轴承内圈配合形成完整的外滚子槽（5a）。7.如权利要求6所述的一种高承载的轻量微型谐波减速器，其特征在于，所述柔轮（9）通过内垫块（10）与十字交叉轴承内圈（5）连接，内垫块（10）通过第二螺钉（11）安装在柔轮（9）内孔内，第二螺钉（11）通过螺钉孔（9a）安装在柔轮（9）筒体底部，螺钉孔（9a）开设在柔轮（9）筒体底部，内垫块（10）和柔轮（9）均通过第二螺钉（11）与十字交叉轴承内圈（5）螺纹连接。8.如权利要求1所述的一种高承载的轻量微型谐波减速器，其特征在于，所述波发生器（1）设有椭圆部（1a），椭圆部（1a）的椭圆周长和柔性轴承（2）内孔周长相等，柔性轴承（2）的内圈用金属胶粘合固定在椭圆部（1a）上。9.如权利要求1所述的一种高承载的轻量微型谐波减速器，其特征在于，所述刚轮（3）的内孔设有内齿圈（3b），所述柔轮（9）的筒体外侧设有外齿圈（9b），刚轮（3）的内齿圈（3b）与柔轮（9）的外齿圈（9b）啮合，刚轮（3）的内齿圈（3b）齿数比柔轮（9）的外齿圈（9b）齿数多两个齿。
10.如权利要求1所述的一种高承载的轻量微型谐波减速器，其特征在于，所述刚轮（3）的外壳采用铝材料制成，刚轮（3）的内齿圈（3b）采用球墨铸铁制成，外壳和内齿圈采用钢铝复合工艺，形成一个整体。

技术总结
本发明涉及减速器技术领域，具体涉及一种高承载的轻量微型谐波减速器，包括刚轮和柔轮以及与动力输入端连接的波发生器，波发生器通过柔性轴承安装在柔轮的内孔内，柔性轴承套接在波发生器的外侧且位于柔轮内孔和波发生器之间，刚轮与柔轮之间啮合传动，所述柔轮与刚轮之间通过主负载轴承连接，主负载轴承与刚轮之间通过骨架油封密封，主负载轴承安装在刚轮内孔内且与刚轮内孔螺纹连接，采用螺纹连接将主负载轴承安装在刚轮内，刚轮也没有和主负载轴承安装螺钉孔位的限制，刚轮体积也有较大缩小空间，使刚轮重量得到进一步压缩，也是的整个减速器的质量和体积进一步减小。个减速器的质量和体积进一步减小。个减速器的质量和体积进一步减小。


技术研发人员：薛鹏飞 周孜镠 裘锦苑
受保护的技术使用者：浙江来福谐波传动股份有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/7/20