CN100472091C - 曲柄针齿传动机构及其曲柄针齿减速器 - Google Patents

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    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear

Abstract

一种曲柄针齿传动机构及其曲柄针齿减速器,由输入偏心轴、驱动盘、曲柄针齿、外摆线轮、输出轴和机座组成,其设计原理是:输入偏心轴、驱动盘、曲柄针齿和机座组成单自由度双曲柄并联机构,且偏心轴与输出轴轴线重合;曲柄针齿与外摆线轮的齿数差为1,外摆线轮与输出轴固联;当输入偏心轴转动时,通过与其连接的驱动盘使曲柄针齿实现偏心自转,而曲柄针齿组成的针轮作圆平动;同时曲柄针齿与外摆线轮啮合,驱动外摆线轮定轴转动,并通过与其固联的输出轴输出出去,实现同轴变速传动。

Description

曲柄针齿传动机构及其曲柄针齿减速器
技术领域
本发明涉及一种曲柄针齿传动机构及其曲柄针齿减速器,属于 机械传动中的齿轮传动技术类。 背景技术
目前已知的活齿双摆线行星减速器(见附图5〜7),它是通过运 动变换设计而成的一种新型的齿轮变速机构。该种活齿双摆线行星减 速器的部件包括输入偏心轴1和输出轴11;两个转臂轴承2;部件 10'和10"为齿数不等的两个外摆线轮,这两个行星轮通过一组螺 栓固联在一起;部件15和15'为两组活齿滚子,部件14和14'为 活齿滚子的保持架,每一组活齿滚子和其保持架组合而成一个活齿行 星轮;部件16和16'为两个内摆线轮,内摆线轮16'与机座固联, 固定不动,齿圈状内摆线轮16'与输出轴ll固联,随输出轴一起转 动。减速器可看成是NN型行星传动,见图6,外摆线轮10'、活齿 滚子组15以及内摆线轮16构成第一级变速;外摆线轮10〃 、活齿 滚子组15'以及内摆线轮16'构成第二级变速,内外摆线轮和活齿 轮之间的啮合原理见图6。当输入偏心轴l转动时,通过转臂轴承2 和固定内摆线轮16,驱动外摆线轮10'和活齿滚子15作行星运动, 实现第一级变速。外摆线轮10'的转动又通过一组联接螺栓传递给 外摆线轮10〃 ,外摆线轮10〃随外摆线轮10'亦作行星转动,同时
外摆线轮10〃通过活齿滚子15'与内摆线轮16'啮合,驱动内摆线 轮16'作定轴转动,内摆线轮16'的转动又通过输出轴ll输出出去, 实现两级减速。在这种减速器中,考虑到安装的需要,两级活齿与 内外摆线轮之间均保留有间隙,这将降低传动精度和传动的平稳性。 在运动的过程中,活齿滚子是通过保持架定位的,以第一级内外摆线 轮和滚子为例,参见图7,当滚子17处于内外摆线轮相对的齿根之 间时,如果滚子被内外摆线轮齿面压的足够紧,那么滚子17处于稳 定位置,而这时滚子18或19处于内、外摆线轮相对的齿顶之间的不 稳定的状态,这些滚子的位置是由滚子17通过保持架14、 14'来维 持的。保持架的精度低或受力后发生变形,或者滚子17本身的位置 出现偏差,都将导致滚子18或19偏离其正确位置。致使传动不平稳, 甚至出现"卡死"的现象。由于保持架起到定位的作用,所以它的加 工精度要求高,加工困难。另外,由于内外摆线轮齿顶间的间隙较小, 限制了保持架的厚度,使保持架的刚度无法提高,因此在其受力后容 易发生变形。还有联接两个外摆线轮的一组铰制螺栓一方面限制了转 臂轴承的尺寸,另一方面也增大了外摆线轮的制造难度。
摆线针轮行星减速器(见图8~9)是另一种与本发明比较相近齿 轮传动机构,该减速器是一种N型少齿差行星传动,参见图8。它主 要由四部分组成:(1)转臂, 一般为输入偏心轴;(2)摆线轮,齿形 为短幅外摆线,作为行星轮,通过转臂轴承2支撑在偏心轴1上。(3) 针轮,由安装在针齿壳上沿圆周均匀分布的多个柱销组成,针齿壳固 定在机座上,因此针轮为固定轮。(4) W输出机构,参见图9,在摆
线轮和输出轴圆盘上相应的设有多个销孔和柱销。摆线轮运动时轮上
的孔和输出轴上的柱销接触,摆线轮的转动通过w输出机构等角速
度地传到输出轴11上。当输入轴转动时,通过转臂轴承驱动摆线轮 运动,由于受固定针齿的限制作用,摆线轮作行星运动,摆线轮的自
转通过w输出机构等角速度地传到输出轴上,并通过输出轴输出出去。
摆线针轮行星减速器适用于传动比大于9的情况,由于受结构的 限制它的传动比不能小于9; W输出机构使得转臂轴承的尺寸很难增 大,限制了转臂轴承的承载能力,转臂轴承寿命短是这种传动的薄弱 环节;由于受齿面胶合破坏的影响,摆线针轮行星减速器一般传递的 功率不超过100kW。
综上所述可以看出:目前采用保持架和转臂轴承是活齿双摆线传 动为结构特征的减速器的薄弱环节,这种减速机构不仅结构复杂、保 持架加工精度要求高,制造难度大,强度低、刚性差;而且受力后易 发生变形或破坏,同时外摆线轮的联接螺栓限制了转臂轴承尺寸,使 得转臂轴承的承载能力难以提高。 发明内容
本发明的目的:旨在提出一种结构简单、制造容易、运转可靠性 好的曲柄针齿传动机构及其曲柄针齿减速器。
这种曲柄针齿传动机构设计的指导思想是:以活齿双摆线行星传 动为原始机构,应用运动变换原理将活齿的行星运动转化为定轴转 动,由曲柄针齿组成的针轮作平动;将外摆线轮的行星运动转化为定
轴转动,得到一个外啮合的平动齿轮传动,从而达到去掉原始机构中 存在的保持架和连接螺栓。
这种曲柄针齿传动机构,包括输入偏心轴l、曲柄针齿4、外摆 线轮IO、输出轴11和机座12;输入偏心轴与输出轴轴线重合;曲柄 针齿与外摆线轮啮合;其设计原理是:输入偏心轴l、驱动盘3、曲 柄针齿4和机座12组成单自由度双曲柄并联机构;曲柄针齿4与外 摆线轮10的齿数差为1 (或可抽齿),外摆线轮10与输出轴11固联; 当输入偏心轴1转动时,通过与其连接的驱动盘3使曲柄针齿4实现 偏心自转,而曲柄针齿4组成的针轮作圆平动;同时曲柄针齿4与外 摆线轮10啮合,驱动外摆线轮IO定轴转动,并通过与其固联的输出 轴ll输出出去,实现同轴变速传动。
根据上述技术原理提出的一种曲柄针齿减速器,其所述输入偏心 轴1通过轴承8支撑在箱体上,驱动盘3通过转臂轴承2支撑在输入 偏心轴1上,曲柄针齿4通过轴承支撑在立板7上,外摆线轮10与 输出轴11固联成一体,并通过轴承支撑在箱体上;外摆线轮10齿形 一般为短幅外摆线。
根据以上设计原理提出的这种曲柄针齿传动机构及其曲柄针齿 减速器,突破了长期以来齿轮传动的传统特征,该齿轮的轮齿与轮体 的刚性联接为转动联接,使齿轮的全部轮齿成为以一组曲柄针齿为依 托的偏心定轴转动的独立运动体。由于曲柄针齿与机架组成了曲柄针 轮。采用了定轴转动的外摆线齿轮作为输出元件,并将其与输出轴固 联。与现有活齿双摆线行星传动相比,这种结构使其省去了保持架和
联接螺栓。与摆线针轮行星传动相比,省去了w输出机构,使得本
发明的体积小,结构简单紧凑,零件数量减少,节省了材料,零件加 工制造容易,降低了成本。每个曲柄针齿分别绕各自的定位孔定轴转 动,可提高各曲柄针齿在运动过程中的位置精度,提高传动的平稳性
和效率。省去了联接螺栓或w输出机构,可增大转臂轴承尺寸。
附图说明
附图l为本发明的传动原理图;
附图2为运用本发明原理的曲柄针齿减速器结构示意图; 附图3为图2的左视图; 附图4为图2的右视图; 附图5为活齿双摆线减速器结构示意图; 附图6为活齿双摆线减速器传动原理图; 附图7为活齿双摆线减速器的内外摆线轮啮合原理图; 附图8为摆线针轮行星减速器传动原理图; 附图9为摆线针轮行星减速器输出机构示意图。 图中1、输入偏心轴 2、转臂轴承 3、驱动盘 4、曲柄 针齿(轮)5、左端盖 6、壳体 7、立板 8、轴承 9、右 端盖 10、 10' 、 10〃外摆线轮 11、输出轴 12、机座 13、 联结螺栓 14、 14'保持架 15、 15'活齿滚子 16、 16'内摆 线轮 17、滚子 18、滚子 19、滚子 具体实施方式
以下合附图1-4进一步阐述本发明,并给出本发明的实施例。
附图l给出的是本发明的设计原理图,从该图中可以看出-
这种曲柄针齿传动机构,由输入偏心轴l、驱动盘3、曲柄针齿 4、外摆线轮IO、输出轴11和机座12组成,其设计原理是:输入偏 心轴l、驱动盘3、曲柄针齿4和机座12组成单自由度双曲柄并联机 构,且输入偏心轴1与输出轴11轴线重合;曲柄针齿4与外摆线轮 10的齿数差为1 (亦可抽齿),外摆线轮10与输出轴11固联;当输 入偏心轴1转动时,通过与其连接的驱动盘3使曲柄针齿4实现偏心 自转,而曲柄针齿4组成的针轮作圆平动;同时曲柄针齿4与外摆线 轮10啮合,驱动外摆线轮10定轴转动,并通过与其固联的输出轴 ll输出出去,实现同轴变速传动。
附图2-4给出的是根据上述设计原理提出的一种曲柄针齿减速 器,该种减速器主要由输入偏心轴1、转臂轴承2、驱动盘3、曲柄 针齿4、外摆线轮10、输出轴11和减速器箱体等零部件组成。输入 偏心轴1通过轴承8支撑在箱体上,驱动盘3通过转臂轴承2支撑在 输入偏心轴1上,曲柄针齿4通过轴承支撑在立板7上,外摆线轮 10与输出轴11固联成一体,并通过轴承支撑在箱体上。当输入偏心 轴1转动时,通过驱动盘3驱动曲柄针齿4自转,由曲柄针齿4构成 的针轮作圆平动,曲柄针齿4与外摆线轮10啮合,驱动其定轴转动, 作为输出运动,由输出轴ll输出出去,实现定比传动。外摆线轮IO 齿形一般为短幅外摆线,外摆线轮齿齿数比针齿个数少1个。如针齿 布置过密,可进行抽齿。

Claims (2)

1、一种曲柄针齿传动机构,包括输入偏心轴(1)、曲柄针齿(4)、外摆线轮(10)、输出轴(11)和机座(12);输入偏心轴与输出轴轴线重合;曲柄针齿与外摆线轮啮合;其特征是:输入偏心轴(1)、驱动盘(3)、曲柄针齿(4)和机座(12)组成单自由度双曲柄并联机构;曲柄针齿(4)与外摆线轮(10)的齿数差为1或可抽齿,外摆线轮(10)与输出轴(11)固联;当输入偏心轴(1)转动时,通过与其连接的驱动盘(3)使曲柄针齿(4)实现偏心自转,而曲柄针齿(4)组成的针轮作圆平动;同时曲柄针齿(4)与外摆线轮(10)啮合,驱动外摆线轮(10)定轴转动,并通过与其固联的输出轴(11)输出出去,实现同轴变速传动。
2、 一种具有如权利要求1所述曲柄针齿传动机构的曲柄针齿减 速器,其特征在于:所述输入偏心轴(1)通过轴承(8)支撑在箱体 上,驱动盘(3)通过转臂轴承(2)支撑在输入偏心轴(1)上,曲 柄针齿(4)通过轴承支撑在立板(7)上,外摆线轮(10)与输出轴(11)固联成一体,并通过轴承支撑在箱体上;外摆线轮(10)齿形 一般为短幅外摆线,外摆线轮齿齿数比针齿个数少1个。
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双曲柄环板式针摆行星传动的研究. 何卫东,李欣,李力行.机械工程学报,第36卷第5期. 2000
双曲柄环板式针摆行星传动的研究. 何卫东,李欣,李力行.机械工程学报,第36卷第5期. 2000 *

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