CN101893062A - 滚动型复合线针轮行星传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚动型复合线针轮行星传动装置。本发明属于机械传动技术领域。一种滚动型复合线针轮行星传动装置，包括输入轴、输出轴和外壳体；其特征是：输入轴上装有内齿轮或转臂轴承；外壳体的中间体上装有内齿圈；输出轴变速部位圆周上有径向孔，孔内有滑块直线轴承；滑块直线轴承外侧装有针轮滚动轴承，针轮滚动轴承与外壳体的中间体安装的内齿圈接触，滑块直线轴承内侧装有针轮滚动轴承，针轮滚动轴承与内齿轮或转臂轴承接触。本发明具有结构简单，组装紧凑，体积小，成本低，承载大，耐冲击，低故障，传动效率高，传动比范围大，轴承寿命长，使用范围广等优点，可广泛用于减速、变速和增速传动。

Description

滚动型复合线针轮行星传动装置

技术领域

本发明属于机械传动技术领域，特别是涉及一种滚动型复合线针轮行星传动装置。

背景技术

目前，在行星齿轮传动装置中，(输入与输出同轴线)NGW型，传动比i＝2.7-9，传动效率高，传递功率范围大，可广泛用于动力及辅助传动中，工作制度不限，可作为减速，增速和差速装置。

NGW型变速装置存在的主要不足是单级传动比小，常用于二级，三级串联使用，由于二级，三级串联使用体积加大很多，介入的齿轮数量要增加二倍，三倍，效率降低很多。

在行星针轮传动装置中，“任意齿数复合共齿针轮的传动装置”专利号：ZL97112061.7，传动比＞2---88，单级传动比大，其特点为：啮合性质为同时多齿啮合状态。满足输入与输出转向相同或相反的要求；单级传动比大，无独立的输出机构，传动链短，结构简单，体积小，零件少成本低，承载大，耐冲击，低故障，径向，轴向承载力大。各项性能均忧于摆线减速机。但该传动装置，也还有不足之处，外边针轮与外边齿轮Zw(直径大的内齿圈)，里边的针轮与直径小的内齿轮(齿形为外齿轮或偏心圆结构)啮合都是滚动摩擦，但滑块与外针轮，滑块与内针轮，滑块与输出体之间都是滑动摩擦，摩擦损失较大，尤其是传动比i＜16(Zn＞1)时，内针轮与滑块的相对滑动速度大，内针轮与滑块磨损大，寿命短。效率虽然达到或超过摆线针轮减速机的国家标准，但比NGW型，NW型效率低，也限制了在升速和大功率方面的使用。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种滚动型复合线针轮行星传动装置。

本发明的目的是提供一种结构简单，组装紧凑，体积小，成本低，承载大，耐冲击，低故障，传动效率高，传动比范围大，轴承寿命长，使用范围广等特点的滚动型复合线针轮行星传动装置。

本发明滚动型复合线针轮行星传动装置所采取的技术方案是：

一种滚动型复合线针轮行星传动装置，包括输入轴、输出轴和外壳体；其特点是：输入轴上装有内齿轮或转臂轴承；外壳体的中间体上装有内齿圈；输出轴变速部位圆周上有径向孔，孔内有滑块直线轴承；滑块直线轴承外侧装有针轮滚动轴承，针轮滚动轴承与外壳体的中间体安装的内齿圈接触，滑块直线轴承内侧装有针轮滚动轴承，针轮滚动轴承与内齿轮或转臂轴承接触。

本发明滚动型复合线针轮行星传动装置还可以采用如下技术方案：

所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特点是：滑块直线轴承为密装结构，由滑块、轴承架、外套和钢球组成，外套内装有轴承架和滑块，轴承架装有钢球。

所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特点是：针轮滚动轴承由针轮套、针轮轴和滚针构成，针轮轴与针轮套固定配合，滚针位于针轮轴圆周上，滚针镶嵌在针轮套内，滚针滚动自如。

所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特点是：针轮滚动轴承由针轮轴、挡圈、滚针和外圈构成，滚针装在针轮轴中部，外部套有外圈，两侧装有挡圈，滚针滚动自如。

所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特点是：针轮滚动轴承的滚动体为密装结构形式。

所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特点是：输出轴变速部位圆周上均布有径向孔，孔的数量为6-16个，每个孔内装有滑块直线轴承。

所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特点是：输出轴变速部位圆周上的径向孔，轴向分布为1-3排，两排或三排径向孔时，排与排的径向孔为错位排列方式。

所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特点是：输入轴与输出轴径向孔对应的轴向位置，装有1-3个内齿轮，分别与相对应的针轮滚动轴承接触。

所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特点是：输入轴与输出轴径向孔对应的轴向位置，装有1-3个转臂轴承，偏心方向：两个偏心时相错180度，三个偏心时相错120度；输入轴的两侧装有平衡圈。

本发明是根据外针轮，内针轮直径的大，小设计成“针轮滚动轴承A”，“针轮滚动轴承B”，使内，外针轮与滑块的接触由滑动摩擦副变成滚动摩擦副；滑块与输出体之间设计成专用的“滑块直线轴承”，使滑块与输出体之间也由滑动摩擦副变成滚动摩擦副，摩擦系数由滑动的f滑＝0.05-0.08变为滚动的f滚＝0.003-0.008；这样参与变速的接触副，均为滚动副，是效率的最高形式。

变滑动摩擦为滚动摩擦的技术可行性：

由于Zn(内齿轮或偏心圆)直径的大小与传动比无关；有利于采用合适的Zn(内齿轮或偏心圆)直径以保证“针轮滚动轴承A”的大小，承载能力及寿命。如采用偏心结构，可选择合适的转臂轴承来满足负载及寿命的要求。

由于Zw(内齿圈)的齿数与传动比有关，传动比越小，齿数越少，针轮越大；传动比越大，齿数越多，针轮越小；当针轮较大时，可采用“针轮滚动轴承A”的结构；当针轮较小时，便采用“针轮滚动轴承B”的结构。

输出体上“滑块直线轴承”的数量可以采用成比例的抽齿方法，使“滑块直线轴承”的数量在圆周上控制在6-16之间；使“滑块直线轴承”获得足够的空间，根据载荷需要，可采用轴向单排，双排，或三排来保证“滑块直线轴承”的数量，确保输出载荷及寿命的需求。

该传动装置的啮合性质为同时多齿啮合状态，(理论上是连续的齿形曲线，无侧隙啮合，所有齿均处于啮合状态。)在实际中，同时啮合齿数不少于圆周齿数的1/3，有非常好的负载分流作用，有利于降低单个“针轮滚动轴承A”，“针轮滚动轴承B”及“滑块直线轴承”的载荷。由于传动比越小，针轮直径越大，传动比越大，针轮直径越小，因此，需要有两种结构形式的“针轮滚动轴承A”和“针轮滚动轴承B”来满足传动比的需求。在达到负载要求的基础上，尽量小型化“针轮滚动轴承A”，“针轮滚动轴承B”及“滑块直线轴承”，该三种轴承的滚动体都采用了密装结构，体积小，承载力大。轴承寿命20000小时。与整机寿命相匹配。

实现变滑动摩擦为滚动摩擦的技术措施：

第一种“针轮滚动轴承A”见图12，它是由图6针轮套6(两件)，图7针轮轴7，图9滚针9(若干)组成。图7针轮轴7与图6针轮套6为固定配合，图9滚针9若干在图7针轮轴7的圆周上，图9滚针9的两端镶嵌在图6针轮套6的子口内，防止掉出。图9滚针9可在图6针轮套6与图7针轮轴7组成的滚道内转动。形成一专用“针轮滚动轴承A”。为了获得较大的轴承动，静载荷，采用了图9滚针9的密装结构(无轴承架)。图6针轮套6的外圆根据所处的位置可与Zw内齿圈的内齿面或Zn内齿轮外齿面，转臂轴承的外圈面相接触。形成滚动。图9滚针9与相应的图8滑块8凹圆面接触，使图6针轮套6与之固连的图7针轮轴7通过图9滚针9与图8滑块8凹圆面之间建立了滚动运动。形成滚动摩擦副。这种结构是用于针轮直径较大的条件下。(传动比较小)

第二种“针轮滚动轴承B”见图16，它是由图19针轮轴41，图20挡圈42(两件)，图21滚针43(若干)，图22外圈44组成。是一个小直径针轮轴的专用“针轮滚动轴承B”。同理，为了获得较大的轴承动，静载荷，采用了图21滚针43的密装结构(无轴承架)。图20挡圈42的作用是防止图21滚针43的窜出。图16“针轮滚动轴承B”两侧的针轮(图19针轮轴41)与Zw内齿圈的内齿面相接触，是滚动运动；其轴承的外圈(图22外圈44)与相应的图23滑块45凹圆面接触，相互之间不运动，只是形成轴承的滚道，图19针轮轴41通过图21滚针43与图22外圈44建立了滚动关系，也就与图23滑块45凹圆面建立了滚动关系(图22外圈44与图23滑块45之间无运动)。形成滚动摩擦副。这种结构是用于针轮直径较小的条件下。(传动比较大)

“滑块直线轴承”见图18，它是由图8滑块8(或图23滑块45)，图10轴承架10，外套11，钢球12(若干)组成。是一个专用的“滑块直线轴承”。在图10轴承架10开了若干矩形孔，在这些孔中密装钢球12，获取较大的动，静载荷。图10轴承架10外面装有外套11，是淬硬的外套，图10轴承架10内装有图8滑块8(或图23滑块45)，组成“滑块直线轴承”。图8或图23滑快与外套11通过钢球12形成滚动摩擦。根据需要，在图8或图23滑块的两端装有“针轮滚动轴承A”或“针轮滚动轴承B”。见图13，图17。

将“针轮滚动轴承A”，“针轮滚动轴承B”及“滑块直线轴承”替代“任意齿数复合共齿针轮的传动装置”中相关零件，使结构更加完善，组成全新的“滚动型复合线针轮行星传动装置”。

本发明具有的优点和积极效果：

滚动型复合线针轮行星传动装置由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明在传动比i＞2-88整个范围内，均可采用“针轮滚动轴承A”，“针轮滚动轴承B”，“滑块直线轴承”结构，性能上有了质的飞跃。参与变速的接触副均为滚动副，是效率的最高形式；效率的提高，轴承寿命的提高，使Zn(内齿轮)＞1小传动比范围的使用成为可能；反向不自锁，若输出变输入，输入变输出，上述机构就变成增速装置。高效率使传动装置可应用于大功率传动；与离合器配合可成为变速机。可广泛用于各种动力传动中，功率大小不限，工作制度不限，可作为减速，变速，增速和差速传动装置。加上原有的优越性能：单级传动比范围大；小传动比的全平衡输入机构及大传动比的转臂轴承结构的充分平衡均满足高速输入特性，3000r/min或更高；多齿连续啮合特性，无独立的输出机构，使传动链短，非常适合用于回程间隙小的精密传动；调整内齿圈齿数或滑块的数量便可满足输入与输出转向相同或相反的要求；具有整体结构简单，体积小，零件少成本低，承载大，耐冲击，低故障，径向，轴向承载力大的特点，形成功能强大，性能优越的滚动型复合线针轮行星传动装置。

附图说明

图1是本发明Zn(内齿轮)＞1的滚动型结构示意图；

图2是图1的A-A剖面结构示意图；

图3是本发明Zn＝1(转臂轴承)大针轮的滚动型结构示意图；

图4是图3的B-B剖面结构示意图；

图5是图1中输出轴结构示意图；

图6是图1中针轮套结构示意图；

图7是图1中针轮轴结构示意图；

图8是图1中滑块结构示意图；

图9是图1中滚针结构示意图；

图10是图1中轴承架结构示意图；

图11是图1中外套结构示意图；

图12是大直径针轮的“针轮滚动轴承A”结构示意图；

图13是大直径针轮的“针轮滚动轴承A”与滑块组合结构示意图；

图14是本发明Zn＝1(转臂轴承)小针轮的滚动型结构示意图；

图15是图14的C-C剖面结构示意图；

图16是小直径针轮的“针轮滚动轴承B”结构示意图；

图17是大直径针轮的“针轮滚动轴承A”，小直径针轮的“针轮滚动轴承B”与滑块组合结构示意图；

图18是组合的“滑块直线轴承”结构示意图；

图19是图14中针轮轴结构示意图；

图20是图14中挡圈结构示意图；

图21是图14中滚针结构示意图；

图22是图14中外圈结构示意图；

图23是图14中滑块结构示意图。

图中，1.轴承，2.轴承，3.轴承，4.轴承，5.输出轴，6.针轮套，7.针轮轴，8.滑块，9.滚针，10.轴承架，11.外套，12.钢球，13.螺钉，14.法兰盘，15.密封圈，16.密封环，17.输入轴，18.内齿轮，19.弹性圆柱销，20.轴承，21.右端盖，22.轴承，23.螺钉，24.中间体，25.定位环，26.内齿圈，27.螺钉，28.左端盖，29.轴承，30.调整垫，31.螺钉，32.密封圈，33.螺钉，34.调整垫，35.拆卸垫，36.轴承，37.骑缝销钉，38.平衡圈，39.转臂轴承，40.平衡圈，41.针轮轴，42.挡圈，43.滚针，44.外圈，45.滑块，46.内齿圈，47.内齿圈，48.定位环，49.挡环，50.调整垫。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

参阅附图1至图23。

实施例1

滚动型复合线针轮行星减速器(请参阅图1，图2，图5，图12，图13，图18)，特点是Zn(内齿轮)＞1，传动比i＜16，采用大直径针轮型图12“针轮滚动轴承A”及图18“滑块直线轴承”。Zw(内齿圈)26的齿数，Zn(内齿轮)18的齿数，图5输出轴5圆周上径向孔的数量(单排)都与传动比及转向有关，可根据需要确定。由于是连续的齿形曲线，无侧隙啮合，所有齿均处于啮合状态，有很好地负载分流作用，每个针轮的负载较小；接触件又都是高强度的轴承钢制作，承载裕量较大，适当减少针轮滑块组的数量仍能满足负载的全部或部分要求，并能保证正确的啮合传动。因此输出轴5圆周上径向孔的数量可采用抽齿的方法，减少孔的数量，控制在6-16个，便于安装“滑块直线轴承”。根据输出转矩的大小，可在输出轴5轴向作出单排，双排或三排圆周径向孔以保证转矩的输出。本例为双排。为了受力均匀，不同排的孔要在圆周上错位安排。“针轮滚动轴承A”及“滑块直线轴承”都采用滚动体密装结构，具有体积小承载力大的特点。件17输入轴转动，带动内齿轮18转动，使内齿轮18，滑块8间的“针轮滚动轴承A”转动，同时使“滑块直线轴承”中的滑块8径向移动，使滑块8与固定内齿圈26之间的“针轮滚动轴承A“转动，由于内齿圈26固定不动，迫使输出轴5转动，完成了变速。参与变速的传动副均为滚动摩擦副，又都是轴承钢制作，成为特殊的滚动机构，形成了全滚动变速过程。由于变速装置无不平衡件，不需要进行静，动平衡，可高速输入，3000r/min或更高；适当改变内齿圈26的齿数或输出轴5孔数，便可改变输出轴5的转向或传动比；由于没有摆线减速机的输出机构，传动链短，又有连续多齿啮合特性，采取适当的精度，可获取回程间隙很小的精密传动；并具有体积小，零件少成本低，承载大，耐冲击，低故障，径向，轴向承载力大的特点。

滚动型复合线针轮行星减速器装配工作过程：

分装：

图12“针轮滚动轴承A”的装配：将图7件针轮轴件装入图6针轮套6中，再装入图9滚针9(用润滑脂)，装满，再装入另一件图6针轮套6，装配后，使图9滚针9转动自如。待用。

图18“滑块直线轴承”部分装配：将图10轴承架10装在图8滑块8上，用润滑脂将钢球12装满图10轴承架10的孔中，图10轴承架10移动自如，待用。

图5输出轴5外圆槽内装入定位环25(该件由两特殊半环组成，装入后需由工具拆下)防图8滑块8转动。在孔内装入外套11，在内孔装入调整垫34，轴承36，待用。

左端盖28装入调整垫30，螺钉31，轴承29，待用。

中间体24装入内齿圈26，骑缝销钉37。待用。

输入轴17装入内齿轮18，弹性圆柱销19，使内齿轮18与输入轴17固定，用润滑脂将调整垫34粘装在输入轴17上，待用。

右端盖21装入轴承22，待用。

总装：

将图5输出轴5组装体装入左端盖28组装体的轴承29内，在图5输出轴5组装体的圆周孔内装入“滑块直线轴承”保证图8滑块8径向移动自如，内孔侧装入图12“针轮滚动轴承A”滚针转动自如，将17输入轴组装体装入图5输出轴5组装体的轴承36内，在“滑块直线轴承”的外侧也装入图12“针轮滚动轴承A”滚针转动自如，加入润滑脂并将图12“针轮滚动轴承A”向内齿轮18方向按到底，不动。装入中间体24组装体，装入螺钉27，不要旋的太紧；装入右端盖21组装体，装入螺钉23，不要旋的太紧，装入轴承20，法兰盘14，螺钉旋紧13，手动输入轴17，旋紧螺钉27，螺钉23，螺钉31，使输入轴17转动自如，装入密封圈32，密封圈15。通过中心孔加油，再装入螺钉33。完成装配。

实施例2

滚动型复合线针轮行星减速器(请参阅图3，图4，及实施例1相关图)，特点是Zn(内齿轮)＝1，是转臂轴承结构，是双排结构；传动比i＞10-40，采用大直径针轮型图12“针轮滚动轴承A”及图18“滑块直线轴承”。输入轴有两个偏心圆，相错180度，可使输出体受力均匀，无静不平衡，在两个偏心圆各安装一个转臂轴承39，与相应的图12“针轮滚动轴承A”接触，由于有偏心结构，将出现不平衡现象，本例只有动不平衡出现，本例采用平衡圈38；平衡圈40，进行输入轴的动平衡，可保证高速输入，3000r/min或更高。其他同实施例1，实施例3。

实施例3

滚动型复合线针轮行星减速器(请参阅图14，图15，图16，图17及相关实施例1实施例2图)，特点是Zn(内齿轮)＝1，是转臂轴承结构，是单排结构；传动比i＞20-88，采用小直径针轮型的图16“针轮滚动轴承B”，大直径针轮型图12“针轮滚动轴承A”及图18“滑块直线轴承”。当传动比大时，内齿圈26的齿数增加，齿变小，针轮直径变小，图12“针轮滚动轴承A”的结构已无法使用，采用图16“针轮滚动轴承B”的结构可满足内齿圈26的要求，由于图16“针轮滚动轴承B”的轴承部位的直径大，将内齿圈26改为内齿圈46及内齿圈47的结构，保证图16“针轮滚动轴承B”的轴承部位的使用空间。输入轴为单排的偏心机构，偏心处装有转臂轴承，该结构既有静不平衡又有动不平衡，通过平衡圈38，平衡圈40进行平衡，可消除静不平衡，和动不平衡，可保证高速输入，3000r/min或更高。其他同实施例1

装配方法与实施例1在顺序上稍有不同。

分装：

图16“针轮滚动轴承B”的装配：将图21滚针43(用润滑脂)装在图19针轮轴41中间部位，外面套上图22外圈44，两侧面再装入图20挡圈42。装配后，使图21滚针43转动自如。待用

图5输出轴5外圆装入定位环48，挡环49。防图23滑块45转动。在孔内装入外套11，在内孔装入调整垫34，轴承36，待用。

中间体24装入内齿圈46，内齿圈47，骑缝销钉37。待用。

输入轴17装入转臂轴承39，平衡圈38，平衡圈40；，用润滑脂将调整垫34，调整垫50粘装在输入轴17上，待用。

其他见实施例1

总装：

将图5输出轴5组装体装入左端盖28组装体的轴承29内，在图5输出轴5组装体的圆周孔内装入“滑块直线轴承”保证图23滑块45径向移动自如，外孔侧装入图16“针轮滚动轴承B”滚针转动自如，装入中间体24组装体，装入螺钉27，不要旋的太紧；将图23滑块45向外径推到位，装入内侧的图12“针轮滚动轴承A”，将输入轴17组装体装入图5输出轴5组装体的轴承36内，装入右端盖21组装体，装入螺钉23，不要旋的太紧，装入轴承20，密封圈15，法兰盘14，螺钉13旋紧，手动输入轴17，旋紧螺钉27，螺钉23，螺钉31，使输入轴17转动自如，装入密封圈32，通过中心孔加油，再装入螺钉33。完成装配。

上述三种结构形式。说明在传动比i＞2-88整个范围内，均可采用“针轮滚动轴承A”，“针轮滚动轴承B”，“滑块直线轴承”结构，实现全滚动特性，性能上有了质的飞跃。经过适当的机构变动，便能实现增速或变速。形成功能强大，性能优越的滚动型复合线针轮行星传动装置。

Claims (9)

1.一种滚动型复合线针轮行星传动装置，包括输入轴、输出轴和外壳体；其特征是：输入轴上装有内齿轮或转臂轴承；外壳体的中间体上装有内齿圈；输出轴变速部位圆周上有径向孔，孔内有滑块直线轴承；滑块直线轴承外侧装有针轮滚动轴承，针轮滚动轴承与外壳体的中间体安装的内齿圈接触，滑块直线轴承内侧装有针轮滚动轴承，针轮滚动轴承与内齿轮或转臂轴承接触。

2.根据权利要求1所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特征是：滑块直线轴承为密装结构，由滑块、轴承架、外套和钢球组成，外套内装有轴承架和滑块，轴承架装有钢球。

3.根据权利要求1所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特征是：针轮滚动轴承由针轮套、针轮轴和滚针构成，针轮轴与针轮套固定配合，滚针位于针轮轴圆周上，滚针镶嵌在针轮套内，滚针滚动自如。

4.根据权利要求1所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特征是：针轮滚动轴承由针轮轴、挡圈、滚针和外圈构成，滚针装在针轮轴中部，外部套有外圈，两侧装有挡圈，滚针滚动自如。

5.根据权利要求3或4所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特征是：针轮滚动轴承的滚动体为密装结构形式。

6.根据权利要求1-4任一权利要求所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特征是：输出轴变速部位圆周上均布有径向孔，孔的数量为6-16个，每个孔内装有滑块直线轴承。

7.根据权利要求6所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特征是：输出轴变速部位圆周上的径向孔，轴向分布为1-3排，两排或三排径向孔时，排与排的径向孔为错位排列方式。

8.根据权利要求7任一权利要求所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特征是：输入轴与输出轴径向孔对应的轴向位置，装有1-3个内齿轮，分别与相对应的针轮滚动轴承接触。

9.根据权利要求7任一权利要求所述的滚动型复合线针轮行星传动装置，其特征是：输入轴与输出轴径向孔对应的轴向位置，装有1-3个转臂轴承，偏心方向：两个偏心时相错180度，三个偏心时相错120度；输入轴的两侧装有平衡圈。

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