CN101725673A - 滤波减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤波减速器，包括偏心轴、分体式花键半轴双联齿轮、固定齿轮、输出齿轮和橡胶合金层；分体式花键半轴双联齿轮、固定齿轮、输出齿轮均为螺旋锥型齿轮，有机啮合为无侧隙精密传动副，可自适应补偿齿面磨损；在双联齿轮花键半轴上粘接的橡胶合金层，能确保传动件在所设计的传动精度和承载能力范围内，通过可控弹性变形量过滤掉电机高速小转矩转换为低速大转矩、加工和安装误差等所产生的波动，有效防止极端工况与特殊环境影响而导致传动系统产生非线性耦合振动，避免传动件发生“卡涩”甚至“卡死”等问题；因此，具有高精度、高可靠、长寿命、大转矩、低能耗、小体积等优点，可广泛适用于机器人、航天、船舶、车辆等工程领域装备。

Description

滤波减速器

技术领域

本发明涉及一种精密传动的减速器，特别涉及一种滤波减速器。

背景技术

随着机器人、自动化、航空、航天、船舶、车辆、武器装备等工程领域事业的迅速发展，对其传动件及系统提出了高精度、高可靠、长寿命、大转矩、低能耗、小体积、轻量化、免维护等高性能需求。由于传动件及系统的高性能关键科学技术在很大程度上直接影响着重要装备的功能和寿命，因此探索高性能传动件及系统的创新设计理论、方法和技术，对提高我国机电装备的可靠性、运动精度、延长使用寿命等综合性能，具有非常重要的科学意义和工程适用价值。

现有技术中，虽然谐波减速器、RV减速器等精密传动件及系统在机器人、自动化、航空、航天等工程领域重要装备机电传动系统中应用较广，但由于电机作为传动系统的动力源，产生的机械能处于高速小转矩状态，通过减速器输出时变为低速大转矩状态，不可避免导致传动系统的转矩产生波动，各零部件自身的装配和制造误差，以及轴系的同轴度和传动啮合误差，传动机构中的部件磨损，特别是在极端工况与特殊环境的影响，所产生的较大波动使传动机构运行状态更加恶化，不可避免地增大了传动机构运行的振动噪声，导致产生“卡涩”甚至“卡死”等现象。如谐波传动的单级传动比范围有限(通常＜360)，存在弹性元件扭转刚度低、转矩小、可靠性差等缺点，易与太阳帆板等执行系统产生非线性耦合振动而出现堵转现象，发生“卡涩”甚至“卡死”等严重问题，使太阳帆板展开机构等执行系统不能正常工作，造成卫星失控甚至完全报废。

因此，针对国内外机器人、航空、航天、船舶、车辆等装备机电传动系统所存在的共性和关键科技难题，通过研究揭示极端工况与特殊环境下机电装备传动件及系统动态服役行为的科学问题，提出新型高可靠精密传动件及系统的变形协调设计理论和方法，有效防止极端工况与特殊环境的影响而产生非线性耦合振动，避免发生“卡涩”甚至“卡死”等严重问题，确保传动件在所设计的传动精度和承载能力范围内，通过可控的弹性变形量过滤掉电机高速小转矩转换为低速大转矩、加工和安装误差等所产生的波动，提出了一种滤波减速器，特别是一种涉及机器人、航空、航天、船舶、车辆等工程领域装备的高可靠精密传动机构。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的提供一种滤波减速器，能够使用于机器人、航空、航天、船舶、车辆等装备并能解决机电传动系统所存在的共性和关键难题，可有效防止极端工况与特殊环境的影响而产生非线性耦合振动，避免发生“卡涩”甚至“卡死”等问题，保证传动件在所设计的传动精度和承载能力范围内，控制电机高速小转矩转换为低速大转矩、加工和安装误差等所产生的波动。

本发明的滤波减速器，包括动力输入偏心轴、分体式双联外齿轮、固定内齿轮和动力输出内齿轮，所述分体式双联外齿轮转动配合套在动力输入偏心轴的偏心轴段；分体式双联外齿轮为并列设置的外齿轮I和外齿轮II组成的分体式花键半轴双联齿轮，所述外齿轮I和外齿轮II通过花键在圆周方向传动配合，外齿轮I花键与外齿轮II的花键之间位于键齿的两侧设置啮合间隙，啮合间隙内紧密填充设置橡胶合金层；所述外齿轮I与固定内齿轮少齿差啮合，外齿轮II与动力输出内齿轮少齿差啮合。

进一步，所述外齿轮I和外齿轮II均为半轴齿轮，所述外齿轮II的半轴为形成转动配合套在偏心轴段上的外花键空心轴，外齿轮I的半轴形成内花键轴套，所述轴套套在空心轴与其通过花键传动配合，使外齿轮I和外齿轮II组成分体式花键半轴双联齿轮，橡胶合金层粘接在轴套的内花键或空心轴外花键表面；

进一步，所述外齿轮I、外齿轮II、固定内齿轮和动力输出内齿轮均为螺旋齿轮，所述外齿轮I和外齿轮II的轮齿螺旋展开方向相反；

进一步，所述外齿轮I和外齿轮II的轮齿在外齿轮I和外齿轮II相互背离的方向上螺旋展开方向与其自转方向相反；

进一步，所述外齿轮I、外齿轮II、固定内齿轮和动力输出内齿轮均为变齿厚齿轮，所述外齿轮I和外齿轮II的轮齿的齿厚沿外齿轮I和外齿轮II相互背离的方向逐渐变小；

进一步，所述外齿轮I和外齿轮II之间设置弹簧，所述弹簧套在内花键轴套外圆，一端顶在外齿轮I端面，另一端顶在外齿轮II端面；

进一步，所述固定内齿轮外圆向内侧端部延伸形成轴承座，动力输出内齿轮外圆与轴承座之间通过十字交叉轴承转动配合；

进一步，所述偏心轴外圆与固定内齿轮通过滚动轴承I转动配合，动力输出内齿轮内侧端面设置中心轴承座，所述中心轴承座通过滚动轴承II转动配合设置在偏心轴内侧端部外圆；

进一步，外齿轮I、外齿轮II、固定内齿轮和动力输出内齿轮均为公称直径沿外齿轮I和外齿轮II相互背离的方向逐渐变小锥齿轮；

进一步，所述橡胶合金层由以下重量份的材料混合硫化而成：丁晴橡胶40～100、氧化锌3～8、硫磺1～3、促进剂1～3、防老剂1～3、脂肪酸1～3、半补强碳黑60～80和填充剂20～60。

本发明的有益效果：本发明的滤波减速器，采用偏心减速机构，首先滤去驱动电机高速转动的高频波；同时采用由行星双联齿轮、固定内齿轮与输出内齿轮组成的少齿差行星传动机构，再次滤去双联齿轮的高频公转波，并输出低频转动，双联齿轮采用在圆周方向通过花键传动配合的分体式双联齿轮，啮合间隙内填充橡胶合金层，可明显增强双联齿轮及整个传动系统的承载能力和抗震能力，利于可以大大提高传动的效率，通过可控的弹性变形量过滤掉电机高速小转矩转换为低速大转矩、加工和安装误差等所产生的波动，能够使用于机器人、航空、航天、船舶、车辆等装备并能解决机电传动系统所存在的共性和关键难题，可有效防止极端工况与特殊环境的影响而产生非线性耦合振动，避免发生“卡涩”甚至“卡死”等问题，保证传动件在所设计的传动精度和承载能力范围内。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1沿A-A向示意图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1沿A-A向示意图，如图所示：本实施例的滤波减速器，包括动力输入偏心轴1、分体式双联外齿轮、固定内齿轮8和动力输出内齿轮4，所述分体式双联外齿轮转动配合套在动力输入偏心轴1的偏心轴段1a，如图所示，通过滚动轴承11套在偏心轴段1a；分体式双联外齿轮包括并列设置的外齿轮I9和外齿轮II6，所述外齿轮I9和外齿轮II6通过花键在圆周方向传动配合，外齿轮I9花键与外齿轮II6的花键之间位于键齿的两侧设置啮合间隙，啮合间隙内紧密填充设置橡胶合金层10；外齿轮I9和外齿轮II6的花键可采用端面花键，轴向花键，都能实现发明目的；所述外齿轮I9与固定内齿轮8少齿差啮合，外齿轮II 6与动力输出内齿轮4少齿差啮合。

本实施例中，所述外齿轮I9和外齿轮II6均为半轴齿轮，所述外齿轮II6的半轴为形成转动配合套在偏心轴段1a上的外花键空心轴6a，外齿轮I9的半轴形成内花键轴套9a，所述轴套9a套在空心轴6a与其通过花键传动配合，使外齿轮I9和外齿轮II6组成分体式花键半轴双联齿轮，橡胶合金层10粘接在轴套的内花键或空心轴外花键表面；本实施例中，橡胶合金层粘接在空心轴外花键表面，利于装配；通过空心轴和轴套的配合结构，利于保持结构的稳定性，并利于外齿轮II与外齿轮I保持足够的轴向移动行程。

本实施例中，所述外齿轮I9、外齿轮II6、固定内齿轮8和动力输出内齿轮4均为螺旋齿轮，所述外齿轮I9和外齿轮II6的轮齿螺旋展开方向相反，当然，由于与之相对应配合，固定内齿轮8和动力输出内齿轮4轮齿的螺旋展开方向也相反，采用螺旋齿轮结构，利于消除啮合间隙，进一步保证传动啮合副不会出现“卡涩”甚至“卡死”等问题，保证传动的平稳性和高精度。

本实施例中，所述外齿轮I9和外齿轮II6轮齿在外齿轮I9和外齿轮II6相互背离的方向上螺旋展开方向与其自转方向相反，啮合后，轴向分力会使外齿轮I9和外齿轮II6向相对的方向移动，使外齿轮I和外齿轮II相抵，利于消除啮合间隙，保持高精度传动；

本实施例中，所述外齿轮I9和外齿轮II6之间设置弹簧7，所述弹簧7套在内花键轴套9a外圆，一端顶在外齿轮I9端面，另一端顶在外齿轮II6端面；弹簧7具有进一步过滤和隔离振动的作用，进一步防止极端工况与特殊环境的影响而产生非线性耦合振动，同时弹簧产生的轴向力驱动外齿轮I和外齿轮II被向移动，利于消除外齿轮I和外齿轮II之间的啮合间隙，利于消除传动震动。

本实施例中，所述固定内齿轮8外圆向内侧端部(与动力输出内齿轮相对的一侧)延伸形成轴承座，动力输出内齿轮4外圆与轴承座之间通过十字交叉轴承5转动配合，利于消除来自两个方向轴向力对传动机构的干扰，保持机构运转稳定。

本实施例中，所述偏心轴1外圆与固定内齿轮8通过滚动轴承I12转动配合，动力输出内齿轮4内侧端面(与固定内齿轮8相对的一侧)设置中心轴承座，所述中心轴承座通过滚动轴承II2转动配合设置在偏心轴1内侧端部外圆；结构紧凑，并使动力输出内齿轮4具有稳定支撑，利于保持传动的平稳性；本实施例中，动力输出内齿轮4沿圆周方向还设置用于连接其它设备输出动力的连接孔3。

本实施例中，外齿轮I9、外齿轮II6、固定内齿轮8和动力输出内齿轮4均为公称直径沿外齿轮I9和外齿轮II6相互背离的方向逐渐变小锥齿轮；通过弹簧的作用，可消除径向间隙，避免出现传动震动。

所述的橡胶合金层10为由以下重量份的材料混合硫化而成：丁晴橡胶40～100、氧化锌3～8、硫磺1～3、促进剂1～3、防老剂1～3、脂肪酸1～3、半补强碳黑60～80和填充剂20～60；所述促进剂为次磺酰胺类促进剂，防老剂为二丁基二硫代氨基甲酸镍，脂肪酸为C16或C18饱和脂肪酸，填充剂为二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨、玻璃纤维或碳纤维；本实施例中橡胶合金层材料按重量份包括下列组分：丁晴橡胶40，氧化锌3，硫磺1，N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1，二丁基二硫代氨基甲酸镍1，C16饱和脂肪酸1，半补强碳黑60，二硫化钼20。

本发明的另一种实施例：与上述实施例的区别为：所述外齿轮I9、外齿轮II6、固定内齿轮8和动力输出内齿轮6均为变齿厚齿轮，所述外齿轮I9和外齿轮II6的轮齿的齿厚沿外齿轮I9和外齿轮II6相互背离的方向逐渐变小，为与外齿轮I9和外齿轮II6相配合，固定内齿轮8和动力输出内齿轮4的齿厚变化与对应的外齿轮相反，在弹簧7的作用下可充分消除啮合侧间隙；利于保持传动的平稳性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种滤波减速器，其特征在于：包括动力输入偏心轴、分体式双联外齿轮、固定内齿轮和动力输出内齿轮，所述分体式双联外齿轮转动配合套在动力输入偏心轴的偏心轴段；分体式双联外齿轮包括并列设置的外齿轮I和外齿轮II，所述外齿轮I和外齿轮II通过花键在圆周方向传动配合，外齿轮I花键与外齿轮II的花键之间位于键齿的两侧设置啮合间隙，啮合间隙内紧密填充设置橡胶合金层；所述外齿轮I与固定内齿轮少齿差啮合，外齿轮II与动力输出内齿轮少齿差啮合。

2.根据权利要求1所述的滤波减速器，其特征在于：所述外齿轮I和外齿轮II均为半轴齿轮，所述外齿轮II的半轴为形成转动配合套在偏心轴段上的外花键空心轴，外齿轮I的半轴形成内花键轴套，所述轴套套在空心轴与其通过花键传动配合，使外齿轮I和外齿轮II组成分体式花键半轴双联齿轮，橡胶合金层粘接在轴套的内花键或空心轴外花键表面。

3.根据权利要求2所述的滤波减速器，其特征在于：所述外齿轮I、外齿轮II、固定内齿轮和动力输出内齿轮均为螺旋齿轮，所述外齿轮I和外齿轮II的轮齿螺旋展开方向相反。

4.根据权利要求2所述的滤波减速器，其特征在于：所述外齿轮I和外齿轮II的轮齿在外齿轮I和外齿轮II相互背离的方向上螺旋展开方向与其自转方向相反。

5.根据权利要求3所述的滤波减速器，其特征在于：所述外齿轮I、外齿轮II、固定内齿轮和动力输出内齿轮均为变齿厚齿轮，所述外齿轮I和外齿轮II的轮齿的齿厚沿外齿轮I和外齿轮II相互背离的方向逐渐变小。

6.根据权利要求4或5所述的滤波减速器，其特征在于：所述外齿轮I和外齿轮II之间设置弹簧，所述弹簧套在内花键轴套外圆，一端顶在外齿轮I端面，另一端顶在外齿轮II端面。

7.根据权利要求6所述的滤波减速器，其特征在于：所述固定内齿轮外圆向内侧端部延伸形成轴承座，动力输出内齿轮外圆与轴承座之间通过十字交叉轴承转动配合。

8.根据权利要求7所述的滤波减速器，其特征在于：所述偏心轴外圆与固定内齿轮通过滚动轴承I转动配合，动力输出内齿轮内侧端面设置中心轴承座，所述中心轴承座通过滚动轴承II转动配合设置在偏心轴内侧端部外圆。

9.根据权利要求8所述的滤波减速器，其特征在于：外齿轮I、外齿轮II、固定内齿轮和动力输出内齿轮均为公称直径沿外齿轮I和外齿轮II相互背离的方向逐渐变小锥齿轮。

10.根据权利要求9所述的滤波减速器，其特征在于：所述橡胶合金层由以下重量份的材料混合硫化而成：丁晴橡胶40～100、氧化锌3～8、硫磺1～3、促进剂1～3、防老剂1～3、脂肪酸1～3、半补强碳黑60～80和填充剂20～60。

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