CN101818782A - 结构改进的摆线针轮行星减速器 - Google Patents

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Abstract

一种结构改进的摆线针轮行星减速器，其结构创新特点是在该减速器的外摆线齿轮与内摆线齿轮的摆线齿廓周缘上，以及针轮的外廓周缘上都设有模数相同或相近的小齿，藉由针轮上的小齿分别与内摆线齿轮和外摆线齿轮上的小齿的啮合，避免了针轮与两个摆线齿轮之间在传动过程中产生切向滑动；其中，针轮上的小齿的齿廓形状为渐开线、摆线或圆弧形，与之相啮合的内、外摆线齿轮上的小齿形状为针轮上的小齿的共轭齿廓；且该小齿的尺寸比例应满足针轮上的小齿与内、外摆线齿轮上的小齿相互啮合时的重合度大于1的要求。并藉此结构，舍弃了传统摆线行星减速器中的针轮架，使该摆线针轮行星减速器的结构简化，并减小其轴向尺寸、降低生产成本和拓展其应用场合。

Description

结构改进的摆线针轮行星减速器
技术领域
本发明涉及一种结构改进的摆线针轮行星减速器，确切地说，涉及一种在内、外摆线齿轮的齿廓周缘和针轮外廓周缘都设有小齿，藉由该小齿的相互啮合传动而省略针轮架的摆线针轮行星减速器，属于机械变速传动装置技术领域。
背景技术
减速器是能够改变输出轴和输入轴之间传动转速的机械传动装置，也是改变机床、汽车、拖拉机或其他动力机械等机器运转速度或牵引力的机械部件。减速器通常安装在各种机械设备的传动轴之间，能够固定或分档地改变输出轴和输入轴的传动比。作为许多机械设备中的一种关键部件，减速器的性能优劣与功效的高低直接影响整个机器的运转。
参见图1，介绍一种摆线针轮行星减速器的结构组成，其主要包括下述零部件：内摆线齿轮1和外摆线齿轮4(其齿形均为短幅内、外摆线的等距曲线)，针轮2、针轮架3、柱销5和输出构件6。其中的内、外摆线齿轮1和4都与针轮2相互啮合而传递扭矩。
由于摆线针轮行星减速器具有传动比范围大、承载能力强、结构紧凑、工作可靠性高等特点，因此，在许多产业领域得到了广泛应用。摆线针轮行星减速器的传动与普通渐开线齿轮或蜗轮传动进行比较的优点是：体积小、重量轻，传动比范围大，传动效率高，运动平稳、噪音低，以及使用寿命长和结构简单等等。
因摆线针轮行星减速器在传动过程中，同时啮合的齿数要多于渐开线齿轮传动，因此其承载能力较大，啮合和传动的效率高。在许多情况下，摆线针轮行星减速器能够替代二级、三级的普通齿轮减速器和蜗轮减速器，所以该种结构的减速器受到工程技术人员的重视和关注。
目前，国内外一直对摆线齿轮的传动技术与装置进行研究，但是其研究成果大都是采用摆线齿轮-针轮的传动形式，或是采用两个共轭摆线齿轮进行啮合传动。目前的摆线针轮行星减速器中，设有用于协调各个行星针轮的转动，防止针轮与摆线齿轮之间产生切向滑动的针轮架3(参见图1)，因此，造成其轴向尺寸较大，限制了该种减速器在轴向尺寸受到限制的场合的应用。因此，尽快研制一种结构新颖的摆线齿轮减速器很有必要。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构改进的摆线针轮行星减速器，该装置对其中的传动齿轮结构形状进行改进：在各个齿轮的外廓周缘增设小齿，通过针轮上的小齿与内、外两个摆线齿轮上的小齿的相互啮合，既避免了针轮与摆线齿轮之间在传动过程中的切向滑动；并藉此结构，舍弃了传统摆线针轮行星减速器中的针轮架，使其结构简化和减小轴向尺寸，从而拓展其应用场合。
为了达到上述目的，本发明提供了一种结构改进的摆线针轮行星减速器，其特征在于：该摆线针轮行星减速器的外摆线齿轮与内摆线齿轮的摆线齿廓周缘上，以及针轮的外廓周缘上都设有模数相同或相近的小齿，藉由针轮上的小齿分别与内摆线齿轮和外摆线齿轮上的小齿的相互啮合，避免了针轮与两个摆线齿轮之间在传动过程中产生切向滑动，从而舍弃了传统摆线针轮行星减速器中的针轮架，使该摆线针轮行星减速器的结构简化，减小其轴向尺寸而拓展其应用场合。
所述小齿位于针轮的外廓周缘上。
所述外摆线齿轮和内摆线齿轮的摆线轮齿的齿廓形状是短幅摆线的等距曲线。
所述针轮上的小齿的齿廓形状为渐开线、摆线或椭圆弧形，与之相啮合的内、外摆线齿轮上的小齿的齿廓形状则为针轮上的小齿的共轭齿廓；所述小齿的形状与尺寸比例应满足针轮上的小齿与内、外摆线齿轮上的小齿相互啮合时的重合度大于1的要求。
所述摆线针轮行星减速器在实际应用时，是将内、外两个摆线齿轮中的一个齿轮作为固定安装，再在另一个摆线齿轮的自转运动和公转运动中，任意选择其中一个运动作为输入，另一个运动作为输出。
所述摆线针轮行星减速器在实际应用时，是将内、外两个摆线齿轮中的一个齿轮的公转固定、自转浮动，另一个齿轮的自转固定、公转浮动，然后再在两个浮动的运动中，任意选择其中的一个运动作为输入，另一个运动作为输出。
本发明摆线针轮行星减速器的结构改进或创新的特点是：在所有传动齿轮的齿廓外周缘都设有小齿，通过针轮上的小齿与内、外两个摆线齿轮上的小齿的相互啮合，避免了针轮与摆线齿轮之间在传动过程中的切向滑动；并藉此结构，舍弃了传统摆线针轮行星减速器中的针轮架，使其结构简化和减小轴向尺寸，从而降低生产成本和拓展应用场合。
附图说明
图1(A)、(B)分别是传统的摆线针轮行星减速器的结构组成及其内、外摆线齿轮与针轮相啮合的主视图和侧视图。
图2(A)、(B)分别是本发明结构改进的摆线针轮行星减速器结构组成的主视图和侧视图。
图3(A)、(B)分别是本发明结构改进的摆线针轮行星减速器中的外摆线齿轮示意图及该图中右上侧的部分小齿放大示意图。
图4(A)、(B)分别是本发明结构改进的摆线针轮行星减速器中的内摆线齿轮示意图及该图中右上侧的部分小齿放大示意图。
图5是本发明结构改进的摆线针轮行星减速器中的针轮示意图。
图6(A)、(B)、(C)分别是本发明摆线针轮行星减速器的一种实施例结构的主视图、侧视图和支撑机构的局部剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
参见图2～图5，介绍本发明结构改进的摆线针轮行星减速器的组成零件和结构形状：其中的外摆线齿轮9的中心线是O1(其公转轴的中心线是O2)与内摆线齿轮7的中心线是O2的摆线齿廓周缘上，以及针轮8的外廓周缘上都设有模数相同的小齿，藉由针轮8上的小齿分别与内摆线齿轮7和外摆线齿轮9上的小齿的相互啮合，避免了针轮8与两个摆线齿轮9、7之间在传动过程中产生切向滑动，从而舍弃了传统摆线针轮行星减速器中的针轮架，使该摆线针轮行星减速器的结构简化，减小其轴向尺寸而拓展其应用场合。
本发明中的外摆线齿轮9和内摆线齿轮7的齿廓形状都是采用传统的短幅摆线的等距曲线，增设的小齿分别位于外摆线齿轮9与内摆线齿轮7的摆线齿廓周缘的法线上，以及位于针轮8的外廓周缘的法线上。其中，图2的柱销孔的半径是其中的柱销半径与该结构改进的摆线针轮行星减速器的偏心矩O1O2之和。外摆线齿轮9及其小齿的放大图如图3所示，内摆线齿轮7及其小齿的放大图如图4所示，针轮8的结构形状如图5所示。
针轮8上的小齿的齿廓形状为渐开线、摆线或椭圆弧形，与之相啮合的内、外摆线齿轮7、9上的小齿的齿廓形状则为针轮8上的小齿的共轭齿廓。而且小齿的形状和尺寸应满足针轮上的小齿与内、外摆线齿轮上的小齿相互啮合时的重合度大于1的要求。
本发明的摆线针轮行星减速器在具体实施应用时，可以将内、外两个摆线齿轮中的一个齿轮作为固定安装，另一个摆线齿轮的自转运动和公转运动能够任意选择其中一个运动作为输入，另一个运动作为输出。具体地说，当固定内摆线齿轮时，则可以选择外摆线齿轮的自转作为输入，公转作为输出；或者选择其自转作为输出，公转作为输入。也可以采用固定外摆线齿轮，则选择内摆线齿轮的自转作为输入，公转作为输出；或选择自转作为输出，公转作为输入。
例如，在齿轮啮合传动过程中，如果固定外摆线齿轮9，则通过针轮8分别与两个内、外摆线齿轮7、9的啮合传递，使得内摆线齿轮7既有绕着自身转轴中心线O2的自转，也有绕着外摆线齿轮9的转轴中心线、即整个减速器的转动中心O1的公转。同样地，如果固定内摆线齿轮7，通过针轮8分别与两个内、外摆线齿轮7、9的啮合传递，使得外摆线齿轮9既有绕着自身转轴中心线O1的自转，也有绕着内摆线齿轮中心、即整个减速器的转轴中心线O2的公转。
参见图6，介绍本发明摆线针轮行星减速器的另一种实施例的技术方案，它是将内、外两个摆线齿轮7、9中的一个齿轮的公转固定、自转浮动，另一个齿轮的自转固定、公转浮动，然后再在两个浮动的运动中，任意选择其中的一个运动作为输入，另一个运动作为输出。图中是采用三个曲柄支撑来固定承载内摆线齿轮7的自转运动，使得该内摆线齿轮7只能绕着其公转中心O1公转，通过针轮8的传动，使得外摆线齿轮9的输出环绕着该中心O1执行自转运动。因为在该实施例中，外摆线齿轮9只有自传，没有公转，所以该外摆线齿轮9中不再设置柱销孔与柱销。
本发明的输出机构如同传统设备一样，除采用孔销传动机构以外，还可以采用零齿差的内外齿轮啮合传动机构、双万向节传动机构等，这里不再赘述。
本发明已经进行了实施试验，为了简化，实施例的小齿采用摆线形状，实际应用时，不必局限于该形状的小齿。试验结果表明，本发明结构改进的摆线针轮行星减速器的实施试验是成功的，实现了发明目的。

Claims (6)

1.一种结构改进的摆线针轮行星减速器，其特征在于：该摆线针轮行星减速器的外摆线齿轮与内摆线齿轮的摆线齿廓周缘上，以及针轮的外廓周缘上都设有模数相同或相近的小齿，藉由针轮上的小齿分别与内摆线齿轮和外摆线齿轮上的小齿的相互啮合，避免了针轮与两个摆线齿轮之间在传动过程中产生切向滑动，从而舍弃了传统摆线针轮行星减速器中的针轮架，使该摆线针轮行星减速器的结构简化，减小其轴向尺寸而拓展其应用场合。
2.根据权利要求1所述的摆线针轮行星减速器，其特征在于：所述小齿位于针轮的外廓周缘上。
3.根据权利要求1所述的摆线针轮行星减速器，其特征在于：所述外摆线齿轮和内摆线齿轮的摆线轮齿的齿廓形状是短幅摆线的等距曲线。
4.根据权利要求1或2或3所述的摆线针轮行星减速器，其特征在于：所述针轮上的小齿的齿廓形状为渐开线、摆线或椭圆弧形，与之相啮合的内、外摆线齿轮上的小齿的齿廓形状则为针轮上的小齿的共轭齿廓；所述小齿的形状和尺寸比例应满足针轮上的小齿与内、外摆线齿轮上的小齿相互啮合时的重合度大于1的要求。
5.根据权利要求1所述的摆线针轮行星减速器，其特征在于：所述摆线针轮行星减速器在实际应用时，是将内、外两个摆线齿轮中的一个齿轮作为固定安装，再在另一个摆线齿轮的自转运动和公转运动中，任意选择其中一个运动作为输入，另一个运动作为输出。
6.根据权利要求1所述的摆线针轮行星减速器，其特征在于：所述摆线针轮行星减速器在实际应用时，是将内、外两个摆线齿轮中的一个齿轮的公转固定、自转浮动，另一个齿轮的自转固定、公转浮动，然后再在两个浮动的运动中，任意选择其中的一个运动作为输入，另一个运动作为输出。
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