具有锥形可挠性外齿轮的波动齿轮装置

摘要

在波动齿轮装置（1）中，采用了相似曲线齿廓AD、BE来作为两个齿轮（2、3）的齿廓形状，该相似曲线齿廓AD、BE根据无偏位（κ＝1）的可挠性外齿轮（3）的外齿（34）的开口端(34a)相对于内齿（24）的移动轨迹Ｍ₁而导出。另外，沿着齿线对外齿（34）实施变位，使得从开口端（34a）到内端（34b）为止的轴垂直截面上的外齿（34）的移动轨迹Ｍ₂、Ｍ₃与开口端（34a）的移动轨迹Ｍ₁共享其底部，从而实线齿线方向上的齿的连续啮合。而且，使用修正古德曼线图，将外齿(34)的开口端(34a)的齿底齿环厚度设为最佳，从开口端(34a)到内端(34b)为止，采用考虑了齿廓和所传递的转矩之间的关联性的可挠性外齿轮(3)的齿底齿环厚度。由此能够提高可挠性外齿轮(3)的传递载荷转矩。

主权项

一种波动齿轮装置，具有圆环状的刚性内齿轮、呈同轴状地配置在其内侧的可挠性外齿轮、以及嵌入在其内侧的波动发生器，所述可挠性外齿轮具备可挠性的圆筒状主体部、从该圆筒状主体部的后端在半径方向上延伸的膜片、以及形成在所述圆筒状主体部的前端开口一侧的外周面部分上的外齿，所述可挠性外齿轮的外齿被所述波动发生器挠曲成椭圆形，在该椭圆形曲线的长轴方向的两端部与所述刚性内齿轮的内齿啮合，对于挠曲成椭圆形的所述可挠性外齿轮的所述外齿，其挠曲量沿着其齿线方向，从所述膜片一侧朝向所述前端开口一侧，与离开所述膜片的距离成比例地增加，所述波动齿轮装置的特征在于，所述可挠性外齿轮的外齿和所述刚性内齿轮的内齿都是模数m的正齿轮，若设n为正整数，则所述可挠性外齿轮的齿数被设定成比所述刚性内齿轮的齿数少2n个的齿数，在所述外齿的齿线方向上的任意位置的轴垂直截面上，该外齿的椭圆形齿环中立线上的长轴位置相对于该外齿挠曲成椭圆形之前的齿环中性圆的半径方向的挠曲量为κmn，其中，κ为挠曲系数，在所述可挠性外齿轮的所述外齿的齿线方向上，若将所述前端开口一侧的端部的轴垂直截面设为开口端截面，将所述膜片一侧的端部的轴垂直截面设为内端截面，则所述开口端截面的所述挠曲系数κ＝1，所述外齿的所述开口端截面上的开口端齿廓形状由凸曲线状的外齿齿顶齿廓部分、与其相连的外齿直线齿廓部分、与其相连的凹曲线状的外齿齿根齿廓部分、以及与其相连的外齿齿底部分来进行规定，从所述外齿的所述开口端截面到所述内端截面为止的部分的齿廓形状成为对所述开口端齿廓形状实施了负变位后的变位齿廓形状，从而不与所述内齿发生干扰，所述内齿的轴垂直截面上的齿廓形状由凸曲线状的内齿齿顶齿廓部分、与其相连的内齿直线齿廓部分、与其相连的凹曲线状的内齿齿根齿廓部分、以及与其相连的内齿齿底部分规定，利用齿条啮合对所述外齿和所述内齿的啮合进行近似，在所述外齿的齿线方向上的各轴垂直截面上，求出伴随着所述波动发生器的旋转、所述可挠性外齿轮的外齿相对于所述刚性内齿轮的内齿的移动轨迹，若将所述开口端截面上得到的所述移动轨迹设为移动轨迹M1，将相似比设为λ＜1，将点B设为相似的中心，所述移动轨迹M1的从顶部的点A到下一个底部的点B为止的曲线部分AB相似变换成λ倍，求出第一相似曲线BC，以所述第一相似曲线BC的端点C为中心，将该第一相似曲线BC旋转180度从而得到曲线B’C，并以该端点C为相似中心，将所得到的曲线B’C相似变换成(1－λ)/λ倍，从而求出第二相似曲线CA，对于所述第二相似曲线CA作一条以压力角α相交的直线L，求出从所述第二相似曲线CA上的端点A直到与直线L的交点D为止的曲线部分AD，利用所述曲线部分AD来规定所述外齿齿顶齿廓部分，利用从所述直线L上的所述交点D延伸的直线部分，来规定所述外齿直线齿廓部分，利用将该外齿直线齿廓部分与由预定的外齿齿底曲线规定的所述外齿齿底部分之间相连的凹曲线，来规定所述外齿齿根齿廓部分，以使得所述外齿直线齿廓部分相对于所述内齿确保预定的顶隙，对于所述第一相似曲线BC作一条以所述压力角α相交的直线L，求出从所述第一相似曲线BC上的端点B直到与直线L的交点E为止的曲线部分BE，利用所述曲线部分BE来规定所述内齿齿顶齿廓部分，利用从所述直线L上的所述交点E延伸的直线部分，来规定所述内齿直线齿廓部分，在一个平面坐标上，作一条连接点A和点B的直线，制作修正古德曼线图，其中，上述点A是在纵轴上取了所述可挠性外齿轮的原材料即钢材的交变应力的疲劳极限后得到的点，上述点B是在横轴上取了所述钢材的降伏应力和拉伸强度的中央值后得到的点，确定所述可挠性外齿轮的所述开口端截面的齿底齿环厚度tm，以使得将在纵轴上取了应力振幅且在横轴上取了拉伸应力的1/2的平均应力的坐标点的位置，取在将修正古德曼线图的直线AB与通过原点且与横轴成45度的直线之间的交点设为C时的线段AC的中点M上，其中，上述应力振幅是伴随着所述可挠性外齿轮的所述开口端上的椭圆状变形而在其齿底齿环的表面上出现的长轴上的挠曲所引起的弯曲应力、与因载荷转矩而在所述齿底齿环上产生的拉伸应力的1/2之和，在所述外齿的从所述开口端到内端为止的各位置上，确定所述外齿的从所述开口端到内端为止的各位置上的轴垂直截面上的齿底齿环厚度，以使得将在纵轴上取了应力振幅且在横轴上取了拉伸应力的1/2的平均应力的坐标点的位置，取在修正古德曼线图上所述中点M的右侧，其中，上述应力振幅是因挠曲所引起的弯曲应力、与因传递载荷转矩而在所述外齿的从所述开口端到内端为止的各位置的齿底齿环上产生的拉伸应力的1/2之和。