本發(fā)明涉及機器人關(guān)節(jié)傳動齒技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種機器人關(guān)節(jié)精密傳動齒結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

精密減速器傳動裝置是機器人關(guān)節(jié)傳動使用的核心部件，由于其傳動的精密性及相關(guān)零件的加工精度要求較高，對齒形的設(shè)計要求較高，特別是對于諧波傳動和活齒傳動齒形的設(shè)計，齒廓的齒形會直接影響諧波傳動效率、結(jié)構(gòu)的疲勞特性，這些因素直接影響諧波傳動的壽命，目前主要采用的齒形有漸開線齒形、直線齒形和拋物線齒形，但對于精密諧波傳動的齒形設(shè)計核心技術(shù)還壟斷在少數(shù)國外公司手中。活齒傳動的齒形，是影響轉(zhuǎn)臂軸承壽命的重要問題，當(dāng)前采用的曲線齒形在活齒工作時，容易出現(xiàn)徑向力過大問題，直接影響轉(zhuǎn)臂軸承的壽命和減速器的使用壽命，一直以來沒有新的進展。精密傳動中齒形的設(shè)計和優(yōu)化，對于精密傳動的效率和壽命設(shè)計至關(guān)重要，對于整個精密傳動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都具有重要的意義和深遠的影響。

目前，用于機器人關(guān)節(jié)精密傳動的齒形主要有漸開線齒形、擺線齒形、拋物線齒形、圓弧齒形等。這些齒形的設(shè)計加工目前都已經(jīng)比較成熟，但是對于精密傳動而言，在受力、發(fā)熱、壽命等問題上，尚存在一些問題，尤其是受力問題，齒廓的形狀會直接影響精密傳動的傳動比、使用壽命等關(guān)鍵問題。漸開線齒形雖然容易獲取，但是其壓力角是隨著齒廓的延申不斷的增大，會使徑向力過大；擺線齒廓對于大傳動比的精密傳動，在結(jié)構(gòu)上受到空間的限制，不適宜于微型的精密傳動裝置設(shè)計；拋物線齒廓雖然實現(xiàn)了在諧波傳動中的應(yīng)用，但其核心的設(shè)計加工技術(shù)仍受制于國外技術(shù)的壟斷。因此，對于小重量、大力矩、大速比、高效率、長壽命的精密傳動而言，齒形的設(shè)計仍然是精密傳動設(shè)計的關(guān)鍵基礎(chǔ)性問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種機器人關(guān)節(jié)精密傳動齒結(jié)構(gòu)，在保證齒廓受力傳力安全實現(xiàn)的前提下，對齒廓的齒形進行靈活的小壓力角設(shè)計，減小徑向受力分量，提高驅(qū)動力分量，實現(xiàn)精密、高效、長壽命的傳動目的。

本發(fā)明所述的機器人關(guān)節(jié)精密傳動齒形在嚙合過程中齒輪的工作齒廓上各點壓力角恒定，并在傳動過程中具有小回差或零回差。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種機器人關(guān)節(jié)精密傳動齒結(jié)構(gòu)，包括外齒輪和內(nèi)齒輪，所述的外齒輪的齒形由對數(shù)螺線齒廓和過渡齒廓組成，內(nèi)齒輪的齒廓與外齒輪齒廓形成共軛齒廓，通過共軛設(shè)計，形成一對內(nèi)嚙合的齒輪副。

共軛齒廓是一對相嚙合的齒廓,在整個嚙合過程中,能在保持相切的條件下，按照預(yù)定的規(guī)律運動。

所述的外齒輪的齒廓由工作齒廓和過渡齒廓兩部分組成，其中工作齒廓的齒形為對數(shù)螺旋線，過渡齒廓由圓弧曲線將兩個工作齒廓的對數(shù)螺線切向連接起來。

所述的外齒輪的工作齒廓的對數(shù)螺旋線的螺旋角不低于10°且不高于60°。

所述的內(nèi)齒輪的齒廓由工作齒廓和過渡齒廓兩部分組成，其工作齒廓為外齒輪的工作齒廓的共軛曲線，所述的內(nèi)齒輪的工作齒廓通過過渡齒廓為圓弧線的齒廓與兩工作齒廓切向連接。

所述的外齒輪和內(nèi)齒輪的過渡齒廓采用非正圓弧連接。

在傳動過程中，外齒輪在偏心機構(gòu)旋轉(zhuǎn)作用下，整個齒輪偏離內(nèi)齒輪中心一個偏心距離，沿嚙合方向，外齒輪沿嚙合方向的齒廓首先和共軛的內(nèi)齒輪一側(cè)的齒廓連續(xù)的靠近，直到外齒輪在偏離內(nèi)齒輪中心最大位置時，在45°相位處外齒輪齒廓完全嚙入內(nèi)齒輪，這時，共軛齒廓完全接觸，開始傳遞動力。在45°相位對稱的另一側(cè)，外齒輪和內(nèi)齒輪齒廓的嚙合測剛好相反，隨著嚙合的繼續(xù)，在下一時刻，開始嚙出。由于齒形變形的存在，實際上，在嚙合尚未進入到偏離中心最大時，已經(jīng)開始進入嚙合，提高了嚙合齒數(shù)的數(shù)量，有利于齒輪動力傳遞的進程。

有益效果：本發(fā)明涉及一種機器人關(guān)節(jié)精密傳動齒結(jié)構(gòu)，在保證齒廓受力傳力安全實現(xiàn)的前提下，對齒廓的齒形進行靈活的小壓力角設(shè)計，減小徑向受力分量，提高驅(qū)動力分量，實現(xiàn)精密、高效、長壽命的傳動目的，同時傳動齒形在嚙合過程中齒輪的工作齒廓上各點壓力角恒定，并在傳動過程中具有小回差或零回差。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的齒輪嚙合的整體示意圖；

圖2是本發(fā)明的齒輪嚙合整體圖的局部放大圖，顯示了45°相位處的完全嚙合特征；

圖3是本發(fā)明的單對齒在最大偏心距處的嚙合的示意圖；

圖4是本發(fā)明的一種運用方式的結(jié)構(gòu)視圖；

圖5顯示了偏心距處于最高點(90°)時，在45°相位位置處內(nèi)外齒輪的嚙合情況；

圖6顯示了外齒輪齒廓和內(nèi)齒輪齒廓的工作齒廓和過渡齒廓的連接。

圖示：1、外齒輪，2、內(nèi)齒輪。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本發(fā)明的實施方式涉及一種機器人關(guān)節(jié)精密傳動齒結(jié)構(gòu)，如圖1—3所示，包括外齒輪1和內(nèi)齒輪2，所述的外齒輪1的齒形由對數(shù)螺線齒廓和過渡齒廓組成，內(nèi)齒輪2的齒廓與外齒輪1齒廓形成共軛齒廓，通過共軛設(shè)計，形成一對內(nèi)嚙合的齒輪副。

所述的外齒輪1的齒廓由工作齒廓和過渡齒廓兩部分組成，其中工作齒廓的齒形為對數(shù)螺旋線，過渡齒廓由圓弧曲線將兩個工作齒廓的對數(shù)螺線切向連接起來。

所述的外齒輪1的工作齒廓的對數(shù)螺旋線的螺旋角不低于10°且不高于60°。

所述的內(nèi)齒輪2的齒廓由工作齒廓和過渡齒廓兩部分組成，其工作齒廓為外齒輪1的工作齒廓的共軛曲線，所述的內(nèi)齒輪2的工作齒廓通過過渡齒廓為圓弧線的齒廓與兩工作齒廓切向連接。

所述的外齒輪1和內(nèi)齒輪2的過渡齒廓采用非正圓弧連接。

圖4所示根據(jù)本發(fā)明的一種機器人關(guān)節(jié)精密傳動齒結(jié)構(gòu)的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的采用一種機器人關(guān)節(jié)精密傳動齒結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的齒輪傳動副：由以O(shè)₁為中心的外齒輪1與以O(shè)₂為中心的內(nèi)齒輪2，外齒輪1的齒數(shù)為159，內(nèi)齒輪2的齒數(shù)為160，O₁與O₂的偏心距為1mm。在偏心距最大的兩側(cè)45°相位位置，外齒輪的不同側(cè)齒輪分別與內(nèi)齒輪相嚙合。

圖5所示顯示了偏心距處于最高點(90°)時，在45°相位位置處內(nèi)外齒輪1的嚙合情況，從圖示的情況看，有將近1/8的齒數(shù)(20個齒)進入嚙合，這對精密傳動的動力傳遞有利。

圖6所示顯示了外齒輪1齒廓和內(nèi)齒輪2齒廓的工作齒廓和過渡齒廓的連接，其中abcdef為內(nèi)齒輪齒形,ABCDEF為外齒輪齒形。外齒輪齒廓BC、DE為對數(shù)螺旋線所構(gòu)成的工作齒廓，壓力角為21°；AB、CD、EF為過渡曲線，是以與工作齒廓相切的圓弧。內(nèi)齒輪2齒廓bc、de為外齒輪1工作齒廓的共軛曲線；ab、cd、ef為過渡曲線，是以與工作齒廓相切的圓弧。

正常工作時，外齒輪1的工作齒廓與內(nèi)齒輪的工作齒廓相互嚙合進行傳動。由圖5可以看出，傳動過程中有多對齒輪(20個齒)同時嚙合受力。

本發(fā)明與傳統(tǒng)齒輪齒廓相比，在傳動過程中壓力角恒定并且可控，當(dāng)我們將壓力角控制在較低的角度時，可以減小徑向受力分量，提高傳動效率。同時，其對稱的45°相位齒廓不同側(cè)嚙合特點，使得在傳動方向進行時，可以有效的減小回差的大小，實現(xiàn)精密的小回差或零回差傳動，齒形的這些品質(zhì)對于傳遞大力矩、小體積、長壽命、高精度的精密傳動有利。