CN102080706A - 章动活齿减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于减速机，特别是涉及一种章动活齿减速装置；其特征在于：由章动盘、章动轴承、轴承套、端盖、牛眼式圆球滚动副组、固定盘齿槽和转动盘齿槽组成的牛眼式章动盘活齿传动机构；所述的每一牛眼式圆球滚动副组由若干个牛眼式圆球滚动副排列分布组成，所述的每个牛眼式圆球滚动副由圆球、圆球挡圈、滚珠和活齿主体组成。本发明不仅设计合理，新颖独特，结构紧凑，而且既解决了同类减速机结构复杂、体积大、传动效率低的问题，又防止了传动比很大时存在的“顶切”缺陷，同时还具有传动精度高，传动刚度高，传动效率高，噪声低，传动比大，寿命长，零件数量少，体积小，重量轻，便于安装制造和维修方便和承载能力大以及无需输出机构等特点。

Description

章动活齿减速装置

技术领域

本发明属于减速机，特别是涉及一种章动活齿减速装置。

背景技术

在机械领域中，传统的传动方式采用齿轮传动；其啮合齿又通常采用固定齿的形式，此种方式必须为啮合保留一定的间隙。由于间隙的存在，不能满足现有技术中对于高承载能力、高精度、高可靠性、大速比、小体积机械传动的要求。为了消除间隙，弥补了常规齿轮传动的不足，现阶段采用一种活动的啮合齿传动方式，该种方式能够实现零间隙传动。近年来，国内外对活齿传动机构也进行了深入的探讨及研究开发。本申请人曾在2005年向中国国家知识产权局申请并已授权的发明专利。其专利号为200510078247.6的一种章动活齿传动装置；它的结构包括机座、输入轴、支撑轴承、固定盘、转动盘、转动盘轴承、章动盘活齿传动机构、输出轴端盖和输出轴；其中机座输入端的轴孔内依序装设支撑轴承端盖、支撑轴承、固定盘、转动盘、与转动盘连接的输出轴和输出轴端盖；在转动盘与机座3内壁之间的转动盘上装设2个转动盘轴承，且在2个转动盘轴承之间的转动盘上设有转动盘套筒，其输入轴一端通过联轴节连接在电机轴上；其输入轴的另一端连接在输出轴底盘的支撑轴承内，在由固定盘和转动盘组合的内腔内的偏置轴段上装设章动盘活齿传动机构，其章动盘活齿传动机构由章动盘、预紧盖、章动轴承、轴承套、第一钢球组和第二钢球组组成，在两支撑轴承之间的输入轴的偏置轴段上装入两章动轴承及两章动轴承间的轴承套，在两章动轴承外周面上装设章动盘，其章动盘朝向输入轴的端面在圆周方向上通过间隔布置的第一钢球组球面活齿啮合于固定盘，其章动盘朝向输出轴的端面在圆周方向上通过间隔布置的第二钢球组球面活齿啮合于转动盘，章动盘的二个端面设置有预紧盖，其预紧盖分别与其第一钢球组和第二钢球组之间设有啮合面；其章动盘以及预紧盖与啮合沟槽的截面形式为直线式或单圆弧式或双圆弧式；其第一钢球组和第二钢球组中的滚动副钢球沿啮合沟槽内进行啮合运动。上述的章动活齿传动装置提出了一种运用球形活齿代替锥齿传动、通过活齿及沟槽间的滚动摩擦啮合来传递运动和动力的设计理念，尽管解决了同类减速装置结构复杂、体积大、传动效率低、承载能力低的问题，但仍然存在传动结构不太理想的问题。但当要求传动比很大而结构又要紧凑的情况下，该装置的固定盘及转动盘沟槽在加工时就会存在“顶切”问题，也就是实际啮合齿廓曲线在曲率变化较大的地方章动盘活齿传动机构中的第一钢球组和第二钢球组中钢球在啮合沟槽内运动时会产生运动位置不能确定的现象，进而产生振动和噪声。

发明内容

本发明旨在为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处，提供了一种章动活齿减速装置，是一种新型行星传动的减速机。该章动活齿减速装置，既解决了同类减速机结构复杂、体积大、传动效率低、承载能力低的问题，又防止了传动比很大时存在的“顶切”缺陷，同时还具有噪声低，便于安装制造和维修方便等特点点。可广泛用于如机器人、精密机床、航空航天、精密测试仪器等精密伺服机构的精密传动中。

本发明的目的是采用如下的技术方案实现的：所述的章动活齿减速装置，包括机座、输入轴、支撑轴承、固定盘、转动盘、转动盘轴承、章动盘活齿传动机构、输出轴端盖和输出轴；其特征在于：其章动盘活齿传动机构为牛眼式章动盘活齿传动机构；所述的牛眼式章动盘活齿传动机构主要由章动盘、章动轴承、轴承套、端盖、牛眼式圆球滚动副组、固定盘齿槽和转动盘齿槽组成，在两支撑轴承之间的输入轴的偏置轴段上装入两章动轴承及两章动轴承间的轴承套，与输出轴毗邻的章动轴承的外端面上连接端盖，其两章动轴承外周面上装设章动盘；朝向输入轴的章动盘一侧圆周面内装设牛眼式圆球滚动副组，与牛眼式圆球滚动副组的位置、形状和滚动的圆球外径相对应的固定盘面内加工与牛眼式圆球滚动副组相啮合的固定盘齿槽；朝向输出轴的章动盘的另一侧圆周面内装设另一个牛眼式圆球滚动副组，与另一个牛眼式圆球滚动副组的位置、形状和滚动的圆球外径相对应的转动盘面内加工与牛眼式圆球滚动副组相啮合的转动盘齿槽；其两牛眼式圆球滚动副组在固定盘齿槽和转动盘齿槽内采用封闭式、半开放式或是开放式的啮合传动；所述的每一牛眼式圆球滚动副组由若干个牛眼式圆球滚动副排列分布组成，所述的每个牛眼式圆球滚动副由圆球、圆球挡圈、滚珠和活齿主体组成，将活齿主体通过紧定联接方式固定在章动盘内，与圆球的外径相对应的活齿主体的顶面内加工能容纳圆球和若干个滚珠的半圆球体槽，在半圆球体槽内依序装入若干个滚珠和圆球，于活齿主体顶面通过过盈联接或嵌接的圆球挡圈实现圆球在半圆球体槽内的自由滚动。

所述的紧定联接方式采用螺钉联接式、销钉联接式、外螺纹联接式或螺柱联接式；所述的螺钉联接式是在章动盘的一侧面上通过紧定螺钉将活齿主体紧定联接在章动盘内；所述的销钉联接式是在章动盘的一侧面上通过销钉将活齿主体紧定联接在章动盘内；所述的外螺纹联接式是通过活齿主体的外螺纹联接在章动盘内；所述的螺柱联接式是在活齿主体的下段上加工有小于活齿主体外径的螺纹段，使活齿主体的螺纹段穿过章动盘顶面的轴孔将螺纹段联接在章动盘内。

所述的封闭式的啮合传动是固定盘齿槽和转动盘齿槽的两槽端均是封闭的。所述的半开放式啮合传动是固定盘齿槽朝向封闭的转动盘齿槽的一槽端呈敞口；所述的开放式的啮合传动是固定盘齿槽与转动盘齿槽相对的两槽端均呈敞口。

所述的章动盘的中心线与输入轴的α夹角为8°～20°。

所述的圆球滚动副中的圆球由钢材制成或尼龙材料制成。

所述的圆球挡圈的嵌接是在活齿主体顶面设有与活齿主体成为一体的圆球挡圈，并在圆球挡圈面内加工有使圆球装入活齿主体中半圆球体槽内的嵌接孔。

本发明的原理和操作分述于下：

通过本发明利用章动的数学物理概念，在偏摆锥差行星传动减速器的基础上创新设计的一种新型行星传动减速机。利用牛眼式圆球滚动副组，防止了传动比很大而结构又要紧凑时该装置的固定盘及转动盘沟槽在加工时就会存在“顶切”问题，同时还具有噪声低，便于安装制造和维修方便等特点。通过装在输入轴上的章动盘分别与固定盘之间、输出轴上的行星盘之间活齿的滚动啮合，实现恒速比的啮合传动。本发明减速机的优点为：与少齿差行星减速器相比，节省了一套等角速比机构，同样也减少了零件数量，缩小了机构体积。并利用活齿传动多齿啮合的误差均化作用，使本减速机获得很高的传动精度；激波器分别与固定盘、转动盘在啮合过程中形成精确的空间啮合传动，并且齿廓曲线是连续的，消除了因齿廓不连续造成的啮合冲击；其同时啮合齿数为所有钢球的个数，承载能力高，可传递运动和动力。

综合以上所采取的技术方案，实现本发明的目的。与现有技术相比，本发明不仅设计合理，新颖独特，结构紧凑，而且既解决了同类减速机结构复杂、体积大、传动效率低，又防止了传动比很大时存在的“顶切”缺陷，同时还具有传动精度高，传动刚度高，传动效率高，噪声低，传动比大，寿命长，零件数量少，体积小，重量轻，便于安装制造和维修方便和承载能力大以及无需输出机构等特点。本发明可广泛适用于机器人、精密机床、航空航天、精密测试仪器等精密伺服机构的传动装置中。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明共有八幅附图。其中：

附图1是本发明的实施例之一，其中两牛眼式圆球滚动副组7在固定盘齿槽6和转动盘齿槽9内采用封闭式的啮合传动主视结构示意图；

附图2是图1中的A处-即活齿主体23采用紧定螺钉19联接在章动盘8内的放大示意图。

附图3是本发明的实施例之二，其中两牛眼式圆球滚动副组7在固定盘齿槽6和转动盘齿槽9内采用封闭式的啮合传动主视结构示意图；

附图4是图3中B处-圆球挡圈21与活齿主体23嵌接成为一体的放大示意图。

附图5是本发明的实施例之三，其中两牛眼式圆球滚动副组7在固定盘齿槽6和转动盘齿槽9内采用半开放式的啮合传动主视结构示意图；

附图6是图5中C处-即活齿主体23采用销钉24联接在章动盘8内的放大示意图。

附图7是本发明的实施例之四，其中两牛眼式圆球滚动副组7在固定盘齿槽6和转动盘齿槽9内采用开放式的啮合传动主视结构示意图；

附图8是图7中D处-即活齿主体23采用螺柱联接在章动盘8内的放大示意图。

图中：1、输入轴，2、支撑轴承端盖，3、机座，4、章动轴承，5、固定盘，6、固定盘齿槽，7、牛眼式圆球滚动副组，8、章动盘，9、转动盘齿槽，10、转动盘轴承，11、转动盘套筒第，12、转动盘，13、输出轴端盖，14、轴承套，15、偏置轴段，16、输出轴，17、支撑轴承，18、端盖，19、紧定螺钉，20、圆球，21、圆球挡圈，22、滚珠，23、活齿主体，24、销钉，25、螺纹段。

具体实施方式

图1、2所示是本发明的实施例之一，它是两牛眼式圆球滚动副组7在固定盘齿槽6和转动盘齿槽9内采用封闭式的啮合传动的章动活齿减速装置；它的结构包括机座3、输入轴1、支撑轴承17、固定盘5、转动盘12、转动盘轴承10、章动盘活齿传动机构、输出轴端盖13和输出轴16；其中机座3输入端的轴孔内依序装设支撑轴承端盖2、支撑轴承17、固定盘5、转动盘12、与转动盘12连接的输出轴16和输出轴端盖13；在转动盘12与机座3内壁之间的转动盘12上装设2个转动盘轴承10，且在2个转动盘轴承10之间的转动盘上设有转动盘套筒11，其输入轴1一端通过联轴节连接在电机轴上；其输入轴1的另一端连接在输出轴16底盘的支撑轴承17内，在由固定盘5和转动盘12组合的内腔内的偏置轴段15上装设章动盘活齿传动机构，其特征在于：其章动盘活齿传动机构为牛眼式章动盘活齿传动机构；所述的牛眼式章动盘活齿传动机构主要由章动盘8、章动轴承4、轴承套14、端盖18、牛眼式圆球滚动副组7、固定盘齿槽6和转动盘齿槽9组成，在两支撑轴承17之间的输入轴1的偏置轴段15上装入两章动轴承4及两章动轴承4间的轴承套14，与输出轴16毗邻的章动轴承4的外端面上连接端盖18，其两章动轴承4外周面上装设章动盘8；朝向输入轴1的章动盘8左侧圆周面内通装设牛眼式圆球滚动副组7，与牛眼式圆球滚动副组7的位置、形状和滚动的圆球20外径相对应的固定盘6面内加工与牛眼式圆球滚动副组7相啮合的固定盘齿槽6；朝向输出轴16的章动盘8的右侧圆周面内装设另一个牛眼式圆球滚动副组7，与另一个牛眼式圆球滚动副组7的位置、形状和滚动的圆球20外径相对应的转动盘9面内加工与与牛眼式圆球滚动副组7相啮合的转动盘齿槽9；其两牛眼式圆球滚动副组在固定盘齿槽和转动盘齿槽内采用封闭式的啮合传动；所述的每一牛眼式圆球滚动副组7由若干个牛眼式圆球滚动副排列分布组成，所述的每个牛眼式圆球滚动副由圆球20、圆球挡圈21、滚珠22和活齿主体23组成，将活齿主体23通过紧定螺钉19的紧定联接方式固定在章动盘8内，与圆球20的外径相对应的活齿主体23的顶面内工能容纳圆球20和若干个滚珠22的半圆球体槽，在半圆球体槽内依序装入若干个滚珠22和圆球20，于活齿主体23顶面通过过盈联接圆球挡圈21实现圆球20在半圆球体槽内的自由滚动。

所述的封闭式的啮合传动是固定盘齿槽6和转动盘齿槽9的两槽端均是封闭的。

所述的章动盘8的中心线与输入轴16的α夹角为8°～20°。

所述的圆球滚动副中的圆球26由钢材制成或尼龙材料制成。

图3、4所示是本发明的实施例之二，它是两牛眼式圆球滚动副组7在固定盘齿槽6和转动盘齿槽9内采用封闭式的啮合传动的章动活齿减速装置；所述的圆球挡圈21的嵌接是在活齿主体23顶面设有与活齿主体成为一体的圆球挡圈21，并在圆球挡圈21面内加工有使圆球20装入活齿主体23中半圆球体槽内的嵌接孔。其余结构与实施例之一相同。

图5、6所示是本发明的实施例之三，两牛眼式圆球滚动副组7在固定盘齿槽6和转动盘齿槽9内采用半开放式的啮合传动；所述的半开放式啮合传动是固定盘齿槽6朝向封闭的转动盘齿槽8的右槽端呈敞口。所述的每个牛眼式圆球滚动副中活齿主体23采用销钉24联接在章动盘8内。其余结构与实施例之一相同。

图7、8所示是本发明的实施例之四，两牛眼式圆球滚动副组7在固定盘齿槽6和转动盘齿槽9内采用开放式的啮合传动；所述的开放式的啮合传动是固定盘齿槽6与转动盘齿槽9相对的两槽端均呈敞口；所述的每个牛眼式圆球滚动副中活齿主体23采用螺柱联接在章动盘8内。其余结构与实施例之一相同。

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种章动活齿减速装置，包括机座、输入轴、支撑轴承、固定盘、转动盘、转动盘轴承、章动盘活齿传动机构、输出轴端盖和输出轴；其特征在于：其章动盘活齿传动机构为牛眼式章动盘活齿传动机构；所述的牛眼式章动盘活齿传动机构主要由章动盘(8)、章动轴承(4)、轴承套(14)、端盖(15)、牛眼式圆球滚动副组(7)、固定盘齿槽(6)和转动盘齿槽(9)组成，在两支撑轴承(17)之间的输入轴(1)的偏置轴段(15)上装入两章动轴承(4)及两章动轴承(4)间的轴承套(14)，与输出轴(17)毗邻的章动轴承(4)的外端面上连接端盖(18)，其两章动轴承(4)外周面上装设章动盘(8)；朝向输入轴(1)的章动盘(8)一侧圆周面内装设牛眼式圆球滚动副组(7)，与牛眼式圆球滚动副组(7)的位置、形状和滚动的圆球(20)外径相对应的固定盘(5)面内加工与牛眼式圆球滚动副组(7)相啮合的固定盘齿槽(6)；朝向输出轴(16)的章动盘(8)的另一侧圆周面内装设另一个牛眼式圆球滚动副组(7)，与另一个牛眼式圆球滚动副组(7)的位置、形状和滚动的圆球(20)外径相对应的转动盘(9)面内加工与牛眼式圆球滚动副组(7)相啮合的转动盘齿槽(9)；其两牛眼式圆球滚动副组(7)在固定盘齿槽(6)和转动盘齿槽(9)内采用封闭式、半开放式或是开放式的啮合传动；所述的每一牛眼式圆球滚动副组(7)由若干牛眼式圆球滚动副排列分布组成，所述的每个牛眼式圆球滚动副由圆球(20)、圆球挡圈(21)、滚珠(22)和活齿主体(23)组成，将活齿主体(23)通过紧定联接方式固定在章动盘(8)内，与圆球(20)的外径相对应的活齿主体(23)的顶面内加工能容纳圆球(20)和若干个滚珠(22)的半圆球体槽，在半圆球体槽内依序装入若干个滚珠(22)和圆球(20)，于活齿主体(23)顶面通过过盈联接或嵌接的圆球挡圈(21)实现圆球(20)在半圆球体槽内的自由滚动。

2.按权利要求1所述的章动活齿减速装置，其特征在于：所述的紧定联接方式采用螺钉联接式、销钉联接式、外螺纹联接式或螺柱联接式；所述的螺钉联接式是在章动盘(8)的一侧面上通过紧定螺钉(19)将活齿主体(23)联接在章动盘(8)内；所述的销钉联接式是在章动盘(8)的一侧面上通过销钉(24)将活齿主体(23)联接在章动盘(8)内；所述的外螺纹联接式是通过活齿主体(23)的外螺纹联接在章动盘(8)内；所述的螺柱联接式是在活齿主体(23)的下段上加工有小于活齿主体(23)外径的螺纹段(25)，使活齿主体(23)的螺纹段(25)穿过章动盘(8)顶面轴孔将螺纹段(25)联接在章动盘(8)内。

3.按权利要求1所述的章动活齿减速装置，其特征在于：所述的封闭式的啮合传动是固定盘齿槽(6)和转动盘齿槽(9)的两槽端均是封闭的；所述的半开放式啮合传动是固定盘齿槽(6)朝向封闭的转动盘齿槽(9)的一槽端呈敞口；所述的开放式的啮合传动是固定盘齿槽(6)与转动盘齿槽(9)相对的两槽端均呈敞口。

4.按权利要求1所述的章动活齿减速装置，其特征在于：所述的章动盘(21)的中心线与输入轴(1)的α夹角为8°～20°。

5.按权利要求1所述的章动活齿减速装置，其特征在于：所述的圆球滚动副中的圆球(20)由钢材制成或尼龙材料制成。

6.按权利要求1所述的章动活齿减速装置，其特征在于：所述的圆球挡圈(21)的嵌接是在活齿主体(23)顶面设有与活齿主体(23)成为一体的圆球挡圈(21)，并在圆球挡圈(21)面内加工有使圆球(20)装入活齿主体(23)中半圆球体槽内的嵌接孔。

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