CN102003498B - 超大速比少齿差行星减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大速比少齿差行星减速器，包括输入轮系、输出轮系、内齿轮I和内齿轮II；所述输入轮系和输出轮系通过内齿轮I和内齿轮II衔接传递动力；本发明通过输入轮系和输出轮系，将转速通过两个少齿差和一个行星轮系拟合的结构输出，结构简单紧凑，具有超大的减速比，同时，动力输入通过两个通过两个功率分流轮系实现，改变现有少齿差减速器的输入输出方式，在实现超大减速比的同时，能够较为稳定的将动力输出；具有运转平稳、结构紧凑和体积小，适合某些对减速比要求较为极端的场合；本发明改变现有技术中多级串联达到大减速比的结构，简化减速器结构，节约制造成本。

Description

超大速比少齿差行星减速器

技术领域

本发明涉及一种减速装置，特别涉及一种精度较高的少齿差减速器。

背景技术

减速器是将动力机的偏高转速减低到适于工作机工作速度的器件，在装备产业中广泛应用。在某些特殊领域随着装备产业的发展，对减速器具有较为特殊的要求，有时需要大减速比传动，但又有装配空间或质量的限制；现有技术中，大减速比减速器较为普遍的采用蜗轮蜗杆、行星轮系和少齿差减速器，或者采用多级齿轮减速器，多级齿轮减速器是通过多组齿轮啮合副串连传动，当要求有超大减速比时，其结构极其复杂，体积较大，功率浪费也较多。行星齿轮减速器能够获得较大的减速比，但是需要沿径向设置多组齿轮和齿轮轴，结构较为复杂，且结构布置困难，体积大，而对于超大要求的减速比，一级减速往往达不到效果；如果采用两级减速结构，则机构则显得臃肿。少齿差减速器是较为理想的大减速比减速器，具有较小的体积得到较大的变速比，但是也无法满足对于减速比具有特出要求的场合。

因此，需要一种减速器，根据设计条件，具有超大减速比，传动效率高，结构简单紧凑，为机械工程中减速器选用提供有效途径。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的提供一种超大速比少齿差行星减速器，根据设计条件，具有超大减速比，传动效率高，结构简单紧凑，为机械工程中减速器选用提供有效途径。

本发明的超大速比少齿差行星减速器，包括箱体，包括输入轮系、输出轮系、内齿轮I和内齿轮II；所述内齿轮I和内齿轮II在圆周方向固定配合且均与箱体在圆周方向转动配合；

所述输入轮系包括动力输入轴、外齿轮I、功率分流轮系I和均布于动力输入轴圆周方向的偏心轴I，偏心轴I和动力输入轴支撑于箱体并与箱体在圆周方向转动配合，功率分流轮系I包括外套于动力输入轴与其传动配合的主动齿轮I和外套于偏心轴I的直轴段与其传动配合且与主动齿轮I传动啮合的功率分流齿轮I，偏心轴I的偏心轴段在圆周方向转动配合轴向穿入外齿轮I，所述外齿轮I与内齿轮I少齿差啮合；

输出轮系包括行星架、外齿轮II、功率分流轮系II、动力输出轴和均布于动力输出轴圆周方向的偏心轴II，动力输出轴在圆周方向转动配合支撑于箱体，功率分流轮系II包括外套于动力输入轴与其传动配合的主动齿轮II和外套于偏心轴II的直轴段与其传动配合且与主动齿轮II传动啮合的功率分流齿轮II，所述偏心轴II的偏心轴段在圆周方向转动配合轴向穿入外齿轮II，所述外齿轮II与内齿轮II少齿差啮合；所述动力输出轴在圆周方向固定设置输出轴轮盘，偏心轴II的直轴段轴向穿入行星架和输出轴轮盘与其在圆周方向转动配合。

进一步，所述功率分流轮系II和输出轴轮盘分列于外齿轮II的轴向两侧，与功率分流轮系II和输出轴轮盘对应，所述偏心轴II的直轴段分为位于其偏心轴段轴向两端的两段；

进一步，所述外齿轮I和外齿轮II沿轴向设置中心轴向通道，动力输入轴与动力输出轴同轴设置，输出轴轮盘沿轴向设置与其同轴的中心槽，动力输入轴穿过中心轴向通道且端部在圆周方向转动配合支撑于中心槽；

进一步，所述行星架在圆周方向转动配合外套于动力输入轴；

进一步，所述箱体内固定设置撑板，所述偏心轴I的直轴段和动力输入轴均在圆周方向转动配合穿过撑板；

进一步，所述偏心轴I和偏心轴II均为2-4个沿圆周方向均布；

进一步，所述功率分流轮系I和功率分流轮系II的传动比相同；偏心轴I和偏心轴II的偏心率相同；

进一步，所述内齿轮I和内齿轮II一体成型形成双联内齿轮。

本发明的有益效果：本发明的超大速比少齿差行星减速器，通过输入轮系和输出轮系，利用两对少齿差啮合和一个行星轮系达到减速的目的，结构简单紧凑，具有超大的减速比，同时，动力输入通过两个功率分流轮系实现，改变现有少齿差减速器的输入输出方式，在实现超大减速比的同时，能够较为稳定的将动力输出；具有运转平稳、结构紧凑、体积小和质量轻的优点，适合某些对减速比要求较为极端的场合；本发明改变现有技术中多级串联达到大减速比的结构，简化减速器结构，节约制造成本。

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为本发明的传动原理图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为本发明的传动原理图，如图所示：本实施例的超大速比少齿差行星减速器，包括箱体1，包括输入轮系、输出轮系、内齿轮I3和内齿轮II6；所述内齿轮I3和内齿轮II6在圆周方向固定配合且均与箱体1在圆周方向转动配合；如图1所示，内齿轮I和内齿轮II通过滚动轴承组件与箱体在圆周方向转动配合。

所述输入轮系包括动力输入轴15、外齿轮I 14、功率分流轮系I和均布于动力输入轴15圆周方向的偏心轴I2，偏心轴I2和动力输入轴15支撑于箱体1并与箱体1在圆周方向转动配合，如图1所示，偏心轴I2和动力输入轴15分别通过各自对应的滚动轴承支撑于箱体1，达到转动配合并稳定结构的目的；功率分流轮系I包括外套于动力输入轴15与其传动配合的主动齿轮I16和外套于偏心轴I2的直轴段与其传动配合且与主动齿轮I16传动啮合的功率分流齿轮I11，如图1所示，主动齿轮I16外套于动力输入轴15并通过键连接与动力输入轴15传动配合，每个偏心轴I2对应设置一个功率分流齿轮I11，功率分流齿轮I11外套于偏心轴I2的直轴段并通过键连接与偏心轴I2的直轴段传动配合，偏心轴I2的偏心轴段在圆周方向转动配合轴向穿入外齿轮I14，也就是以可绕偏心轴段自身轴线转动的方式配合；同时，各个偏心轴I2的偏心轴段在装配时保证其偏心相位角一致，以保证动力正常输出；如图1所示，偏心轴I2的偏心轴段与外齿轮I14之间通过滚动轴承转动配合；所述外齿轮I14与内齿轮I3少齿差啮合；

输出轮系包括行星架4、外齿轮II7、功率分流轮系II、动力输出轴12和均布于动力输出轴12圆周方向的偏心轴II8，动力输出轴12在圆周方向转动配合支撑于箱体1，如图1所示，动力输出轴12通过滚动轴承在圆周方向转动配合支撑于箱体1；功率分流轮系II包括外套于动力输入轴15与其传动配合的主动齿轮II13和外套于偏心轴II8的直轴段与其传动配合且与主动齿轮II13传动啮合的功率分流齿轮II5，如图1所示，主动齿轮II13外套于动力输入轴15并通过键连接与动力输入轴15传动配合，每个偏心轴II8对应设置一个功率分流齿轮II5，功率分流齿轮II5外套于偏心轴II8的直轴段并通过键连接与偏心轴II8的直轴段传动配合；所述偏心轴II8的偏心轴段在圆周方向转动配合轴向穿入外齿轮II7，也就是以可绕偏心轴段自身轴线转动的方式配合；同时，各个偏心轴II的偏心轴段在装配时保证其偏心相位角一致，以保证动力正常输出；如图1所示，偏心轴II8的偏心轴段与外齿轮II7之间通过滚动轴承转动配合；所述外齿轮II7与内齿轮II6少齿差啮合；所述动力输出轴12在圆周方向固定设置输出轴轮盘9，偏心轴II8的直轴段轴向穿入行星架4和输出轴轮盘9与其在圆周方向转动配合，也就是偏心轴II8的直轴段以可绕自身轴线转动的方式与行星架4和输出轴轮盘9配合；如图1所示，偏心轴II8的直轴段轴向穿入行星架4和输出轴轮盘9并分别通过对应的滚动轴承与行星架4和输出轴轮盘9在圆周方向转动配合。

本发明根据行星齿轮传动以及少齿差行星传动相关原理而设计，传动原理如图2所示；动力输入轴15高速转动，带动功率分流轮系I转动，从而驱动偏心轴I2转动，偏心轴I2与动力输入轴15转动方向相反；偏心轴I2的转动带动外齿轮I14进行公转，定轴转动的功率分流轮系I使外齿轮I14的自传速度为零，外齿轮I14相当于一个行星轮，外齿轮I14的运动为绕动力输入轴15轴线进行公转的运动；外齿轮I14和内齿轮I3啮合，实现少齿差行星传动。

设定功率分流轮系I传动比为-1，各齿轮齿数如图2所示，外齿轮I14齿数为Z₁，内齿轮I3齿数为Z₂，外齿轮I14的公转推动内齿轮I3转动，外齿轮I14每公转一周，内齿轮I3将沿外齿轮I14公转方向转动Z₂-Z₁个齿，因此从动力输入轴至内齿轮I3的传动比i′为

$i^{\′}=-\frac{Z_2}{Z_2-Z_1}---\left(1\right)$

“-”表示内齿轮I的转速与输入轴相反。

通过以上一系列传动之后，内齿轮I3已经有了确定的运动：若输入转速为ω_in，则内齿轮I的转速ω₂为

${\mathrm{\ω}}_2=-\frac{Z_2-Z_1}{Z_2}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{in}}---\left(2\right)$

如图2所示，内齿轮II6的齿数为Z₃，外齿轮II7的齿数为Z₄，功率分流齿轮II5和主动齿轮II13的齿数分别为Z₅和Z₆；内齿轮II6与内齿轮I3在圆周方向固定配合，内齿轮II6与外齿轮II7相啮合，实现少齿差行星传动；且设定功率分流轮系II各齿轮齿数相等(即Z₅等于Z₆)；则行星架4的转动速度(即行星轮公转速度，也即外齿轮II7的自转)即为减速器的输出转速，减速器输出轴的转速由输入转速和内齿轮II6的转速共同确定；由此可见，本发明中，输入轮系、输出轮系、内齿轮I 3和内齿轮II6的齿数取不同值时，减速比亦不同。

根据周转轮系传动比的计算方法，图2中输出轮系各齿轮的转速分别减去各自的系杆转速，可将周转轮系视为定轴轮系处理。有以下关系式：

$\left.\begin{array}{c}{i}_{34}^{H_1}=\frac{{\mathrm{\ω}}_3-{\mathrm{\ω}}_{H_1}}{{\mathrm{\ω}}_4-{\mathrm{\ω}}_{H_1}}=\frac{{\mathrm{\ω}}_3-{\mathrm{\ω}}_6}{{\mathrm{\ω}}_4-{\mathrm{\ω}}_6}=\frac{Z_4}{Z_3}\\ i_{56}^{H_2}=\frac{{\mathrm{\ω}}_5-{\mathrm{\ω}}_{H_2}}{{\mathrm{\ω}}_6-{\mathrm{\ω}}_{H_2}}=\frac{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{in}}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{out}}}{{\mathrm{\ω}}_6-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{out}}}=-\frac{Z_6}{Z_5}=-1\\ {\mathrm{\ω}}_3={\mathrm{\ω}}_2=-\frac{Z_2-Z_1}{Z_2}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{in}}\\ {\mathrm{\ω}}_4={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{out}}\end{array}\right\}---\left(3\right)$

为外齿轮II系杆的转速(即功率分流轮系II5的自转)，

为功率分流轮系II系杆的转速(即行星架4的转速，也即减速器的输出转速)，ω_out为动力输出轴转速(即功率分流轮系II5的公转)。以上三式联立，可得减速器的减速比i为

$i=\frac{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{in}}}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{out}}}=\frac{2Z_2{Z}_3-Z_2{Z}_4}{Z_1{Z}_3-Z_2{Z}_4}---\left(4\right)$

适当选取Z₁、Z₂、Z₃、Z₄的齿数：Z₁、Z₂齿数相近，Z₂略大于Z₁；Z₃、Z₄齿数相近，Z₃略大于Z₄；Z₂、Z₃齿数相近，可实现超大减速比。若齿数的取值使得分母Z₁Z₃-Z₂Z₄的值为-1或1，则此时减速比很大，例如当Z₁、Z₂、Z₃、Z₄的齿数分别为79、80、81、80，则所得减速器的减速比为-6560；当Z₁、Z₂、Z₃、Z₄的齿数分别为79、80、79、78，则所得减速器的减速比为6400。

本实施例中，所述功率分流轮系II和输出轴轮盘9分列于外齿轮II7的轴向两侧，与功率分流轮系II和输出轴轮盘9对应，所述偏心轴II8的直轴段分为位于其偏心轴段轴向两端的两段；形成较为稳定的输出结构，避免转动过程中出现失衡现象。

本实施例中，所述外齿轮I14和外齿轮II7沿轴向设置中心轴向通道，如图1所示，外齿轮I14设置中心轴向通道14a，外齿轮II7设置中心轴向通道7a；动力输入轴15与动力输出轴12同轴设置，动力输入轴15穿过中心轴向通道14a和中心轴向通道7a；输出轴轮盘9沿轴向设置与其同轴的中心槽9a，且动力输入轴15端部在圆周方向转动配合支撑于中心槽9a，本结构进一步使装置传动平稳，整体性较强，提高整体传动刚性。

本实施例中，所述行星架4在圆周方向转动配合外套于动力输入轴15，如图1所示，行星架4在圆周方向通过滚动轴承转动配合外套于动力输入轴15；进一步使整个结构简单紧凑，并能保持各部件之间的稳定支撑，减小结构体积。

本实施例中，所述箱体1内固定设置撑板17，所述偏心轴I 2的直轴段和动力输入轴15均在圆周方向转动配合穿过撑板17；保证输入轮系整体的输入刚度，降低动力损耗，保证整个减速器的动力输出。

本实施中，所述偏心轴I2和偏心轴II8均为2-4个沿圆周方向均布；本实施例采用2个，当然，也可以是数量较多，根据减速器体积的大小进行布置。

本实施例中，所述功率分流轮系I和功率分流轮系II的传动比相同，均为-1，也就是输入和输出转动方向相反；偏心轴I2和偏心轴II8的偏心率相同；简化设计和制造工艺，使减速器的各部件具有较好的通用性。

本实施例中，所述内齿轮I3和内齿轮II6一体成型形成双联内齿轮结构；安装和拆卸简单，制造成本低。

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 (8)

1.一种超大速比少齿差行星减速器，包括箱体，其特征在于：包括输入轮系、输出轮系、内齿轮I和内齿轮II；所述内齿轮I和内齿轮II在圆周方向固定配合且均与箱体在圆周方向转动配合；

所述输入轮系包括动力输入轴、外齿轮I、功率分流轮系I和均布于动力输入轴圆周方向的偏心轴I，偏心轴I和动力输入轴支撑于箱体并与箱体在圆周方向转动配合，功率分流轮系I包括外套于动力输入轴与其传动配合的主动齿轮I和外套于偏心轴I的直轴段与其传动配合且与主动齿轮I传动啮合的功率分流齿轮I，偏心轴I的偏心轴段在圆周方向转动配合轴向穿入外齿轮I，所述外齿轮I与内齿轮I少齿差啮合；

输出轮系包括行星架、外齿轮II、功率分流轮系II、动力输出轴和均布于动力输出轴圆周方向的偏心轴II，动力输出轴在圆周方向转动配合支撑于箱体，功率分流轮系II包括外套于动力输入轴与其传动配合的主动齿轮II和外套于偏心轴II的直轴段与其传动配合且与主动齿轮II传动啮合的功率分流齿轮II，所述偏心轴II的偏心轴段在圆周方向转动配合轴向穿入外齿轮II，所述外齿轮II与内齿轮II少齿差啮合；所述动力输出轴在圆周方向固定设置输出轴轮盘，偏心轴II的直轴段轴向穿入行星架和输出轴轮盘与其在圆周方向转动配合。

2.根据权利要求1所述的超大速比少齿差行星减速器，其特征在于：所述功率分流轮系II和输出轴轮盘分列于外齿轮II的轴向两侧，与功率分流轮系II和输出轴轮盘对应，所述偏心轴II的直轴段分为位于其偏心轴段轴向两端的两段。

3.根据权利要求2所述的超大速比少齿差行星减速器，其特征在于：所述外齿轮I和外齿轮II沿轴向设置中心轴向通道，动力输入轴与动力输出轴同轴设置，输出轴轮盘沿轴向设置与其同轴的中心槽，动力输入轴穿过中心轴向通道且端部在圆周方向转动配合支撑于中心槽。

4.根据权利要求3所述的超大速比少齿差行星减速器，其特征在于：所述行星架在圆周方向转动配合外套于动力输入轴。

5.根据权利要求4所述的超大速比少齿差行星减速器，其特征在于：所述箱体内固定设置撑板，所述偏心轴I的直轴段和动力输入轴均在圆周方向转动配合穿过撑板。

6.根据权利要求5所述的超大速比少齿差行星减速器，其特征在于：所述偏心轴I和偏心轴II均为2-4个沿圆周方向均布。

7.根据权利要求6所述的超大速比少齿差行星减速器，其特征在于：所述功率分流轮系I和功率分流轮系II的传动比相同；偏心轴I和偏心轴II的偏心率相同。

8.根据权利要求7所述的超大速比少齿差行星减速器，其特征在于：所述内齿轮I和内齿轮II一体成型形成同轴的双联内齿轮。

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