無齒諧波減速器的制作方法

本發明涉及一種減速器，具體涉及一種無齒諧波減速器。

背景技術：

1、諧波齒輪傳動減速原理是指利用柔輪、剛輪和波發生器的相對運動，主要是柔輪的可控彈性變形來實現運動和動力傳遞的。波發生器內的橢圓形凸輪在柔輪內旋轉使柔輪產生變形。在波發生器的橢圓形凸輪長軸兩端處的柔輪輪齒和剛輪輪齒進入嚙合時，短軸兩端處的柔輪輪齒與剛輪輪齒脫開。對于波發生器長軸和短軸之間的齒，沿柔輪和剛輪周長的不同區段內處于逐漸進入嚙合的半嚙合狀態，稱為嚙入；處于逐漸退出嚙合的半嚙合狀態，稱為嚙出。當波發生器連續轉動時，柔輪不斷產生形變，使兩輪輪齒在嚙入、嚙合、嚙出和脫開四種運動不斷改變各自原來的工作狀態，產生錯齒運動，實現了主動波發生器到柔輪的運動傳遞。現有的諧波齒輪傳動裝置的構成主要包括剛輪、柔輪和波發生器；其中剛性的內齒輪，一般情況下比柔輪多2齒，通常固定在機殼上；柔輪是開口部外圈帶有齒輪的薄杯形金屬彈性部件，它隨波發生器的轉動而變形，通常與輸出軸聯接；波發生器是由一個橢圓形凸輪和一個柔性軸承組成，通常與輸入軸相聯。柔性軸承內圈固定在凸輪上，外圈可通過滾珠實施彈性形變成橢圓形。

2、申請人在2018年申請的專利cn109356992a中公開了一種變形量可限制的雙柔輪諧波減速機，包括強柔輪、弱柔輪、波發生器和強柔輪變形量限位零件，強柔輪和弱柔輪上分別設有可以相互嚙合的齒，且強柔輪和弱柔輪存在齒數差。

技術實現思路

1、在此基礎上，本發明提供了一種無齒諧波減速器，所述無齒諧波減速器的內柔輪和外柔輪相接觸的表面不設置齒通過接觸摩擦傳動，從而應用在一些需要減速增扭但對減速比和精度要求較低的諧波減速器中，降低制造成本。

2、本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

3、本發明在于提供一種無齒諧波減速器，包括內柔輪、外柔輪、限位環和波發生器、殼體和彈性元件，所述內柔輪和外柔輪的壁面都不設有齒，所述波發生器外壁套設有內柔輪，所述內柔輪外壁套設有外柔輪；外柔輪外壁套設有限位環，所述限位環用于限制外柔輪的變形量；所述彈性元件在限位環與殼體之間的壓縮安裝，對限位環施加彈性軸向力，所述殼體與外柔輪直接或間接固定連接；所述限位環在彈性元件推力的作用下始終保持與外柔輪的接觸；所述彈性元件用于給所述限位環施加軸向力，且限位環在所述彈性元件的力作用下可軸向移動；所述內柔輪外壁在波發生器的作用下局部徑向向外凸起，其外壁與外柔輪內壁之間壓緊，通過摩擦傳遞扭矩，通過內柔輪外壁和外柔輪內壁之間的周長差實現減速比。

4、可選的，在內柔輪和外柔輪之間設有摩擦環，所述摩擦環選用與金屬摩擦系數較高的材料，即所述摩擦環與所述柔輪表面的摩擦系數大于金屬與金屬之間的摩擦系數，即0.1-0.5，同時摩擦環的材料彈性模量低于鋼，厚度可以少量壓縮保持接觸和摩擦壓力。

5、進一步的，所述外柔輪與限位環接觸的面上為限位接觸面，所述外柔輪的部分外壁設有錐形面作為限位接觸面，在所述限位環的對應位置的內壁上也設有角度適配的錐面。所述錐面不是嚴格意義的幾何學上的錐面，目的在于限位環在軸向位移下能保證和外柔輪外壁的接觸，為了降低限位面接觸壓強，外柔輪上的限位接觸面和限位環上與外柔輪接觸的面加工成在接觸時相互吻合的一端大一端小的面，比如角度近似的倒角面或圓角半徑近似的圓角面。

6、進一步的，所述彈性元件為一個軸向彈簧圈或一個高分子材料彈性墊圈。

7、所述彈性元件壓縮安裝，其膨脹彈力可軸向推動限位環向其與外柔輪接觸區域半徑更小的方向移動，當外柔輪因壁磨損等原因變形量出現減少時，限位環便在彈性元件的作用力下軸向移動，外柔輪上的限位接觸面與外柔輪軸心角度應小于10度，這樣外柔輪和限位環之間的接觸壓力的軸向分量盡可能小，盡量減少或避免該壓力造成的限位環壓縮彈性零件產生軸向移動。

8、進一步的，所述內柔輪和外柔輪的接觸面為光滑表面。

9、進一步的，所述內柔輪和外柔輪之間還設有摩擦環，在外柔輪的摩擦內壁上設有摩擦環槽，所述摩擦環設置在摩擦環槽內，在波發生器的作用下內柔輪的外壁與外柔輪內壁之間壓緊摩擦環，通過摩擦環增加內柔輪和外柔輪之間的摩擦力。

10、進一步的，所述外柔輪和內柔輪的接觸區域設有環形凸臺，其接觸表面為增大摩擦系數處理有紋理。

11、進一步的，所述摩擦環為一種高分子材料，其與金屬柔輪表面的摩擦系數大于金屬與金屬之間的摩擦系數。

12、進一步的，所述摩擦環為一種橡膠環。

13、進一步的，所述外柔輪和內柔輪的材料選用彈性模量相近似或相同的材料，此時所述外柔輪的壁厚大于內柔輪的壁厚的1.2倍且小于內柔輪壁厚的4倍。

14、進一步的，所述波發生器為3頭以上的多頭波發生器，每處凸起沿圓周等分。所述波發生器，在傳統有齒的諧波減速器中通常設計是橢圓凸輪（兩波），在本發明中也可以是三波以上的多波，只要均勻分配各波的間距即可。

15、進一步的，所述外柔輪和內柔輪的材料為熱塑性彈性體，選自peek（聚醚醚酮塑料）、pps（聚苯硫醚塑料）和pi（聚酰亞胺塑料）之一。

16、在一種實施方式中，所述外柔輪和內柔輪的材料為塑膠材料注塑成型或塑膠材料注塑成型后經過少量加工成型。

17、在一種實施方式中，所述內柔輪的材料彈性大于外柔輪的材料彈性，此時則應根據材料彈性模量差異換算上述壁厚限定范圍。設置高彈性的內柔輪，可以使其具有緩沖作用，波發生器通過具有高彈性的內柔輪擠壓外柔輪，增加摩擦力，還可減小噪音。

18、進一步的，所述無齒諧波減速器還設有回轉支承，所述內柔輪與外柔輪分別與回轉支承的內圈和外圈連接固定。在本發明中，所述外柔輪在未組裝之前的圓柱形管狀內壁的半徑小于內柔輪外壁在波發生器的作用下發生變形后的長軸半徑。一般情況下建議這個大于的量值至少在0.05mm以上，某些情況下這個大于的量值甚至要求在0.1mm以上，這個小于的量值就是組裝后的外柔輪的柔性變形量，外柔輪的柔性變形量與外柔輪半徑、材料以及加工精度水平有關，外柔輪半徑越大的理論上外柔輪設計變形量應該越大，材料越軟的理論上上述變形量應設計的越大，加工精度要求越低時理論上上述變形量應設計的越大。

19、所述波發生器包括柔性軸承和凸輪，大多選用橢圓凸輪并在凸輪外圈設有滾動軸承的結構，橢圓凸輪屬于2頭凸輪能夠內柔輪的短軸的兩端處與外柔輪接觸并摩擦，理論上講還可以使用單頭凸輪或三頭以上的多頭凸輪使內柔輪與外柔輪有一處或多處接觸。

20、在一種實施方式中，所述限位環可以通過可調節的軸向位置實現其與外柔輪限位接觸面接觸的環形限位面的直徑不同，從而實現對外柔輪變形量限位值的調節。也就是說通過調整限位環的軸向位置從而調整外柔輪變形量限位值。

21、與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是：

22、本發明所述的無齒諧波減速器的內柔輪和外柔輪不設置嚙合齒，內柔輪在外柔輪內平穩滾動，極大提高傳動平穩性；而且內柔輪和外柔輪的半徑不受嚙合齒的尺寸影響，可以有非常大的傳動比選擇范圍，而且相比嚙合齒的制備，極大的降低了制造難度。