CN102230518B - 滚筒式齿环板少齿差齿轮减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了滚筒式齿环板少齿差齿轮减速器，包括圆环状的带有内齿的减速器壳体和输入轴，在输入轴后面，设置输入齿轮，输入齿轮与周围均匀布置的四个从动齿轮相啮合；在每一个从动齿轮分别设置有一根偏心轴，在偏心轴上设置沿轴向依次排列的第一齿环板、第二齿环板、第三齿环板、第四齿环板，第一齿环板和第三齿环板为第一组、第二齿环板、第四齿环板为第二组，第一组偏心轴上同时设置有第一组齿环板，第二组偏心轴上同时设置有第二组齿环板；每组的两根偏心轴与中心呈180°相位差的对称分布。在第一齿环板、第二齿环板、第三齿环板和第四齿环板上，同时穿设第一拉杆轴、第二拉杆轴、第三拉杆轴、第四拉杆轴，所述拉杆轴通过对应的拉杆轴孔穿过齿环板；四根拉杆轴呈均匀布置，相位角为90°。本发明的减速器，四块齿环板从多相位、多齿啮合驱动减速器壳体内齿转动；结构紧凑，传动比大；适用于大速比、低速重载、传动精度要求高的环境。

Description

滚筒式齿环板少齿差齿轮减速器

技术领域

本发明涉及一种机械动力传动领域的减速器，尤其是一种滚筒式齿环板少齿差齿轮减速器。 

背景技术

目前，在传递大扭矩而结构紧凑、外形安装空间狭小的工作环境中，多使用日本专利的RV减速器和各类多级行星硬齿面减速器，其优越的性能在冶金、矿山、工业机器人、运输机械等各种低速重载情况中得到了广泛的应用。但这两类减速器在生产使用过程中，也发现一些不足，由于其共性是采用加强齿面的硬度来增强减速器的承载能力，零件热处理要求高，且要保证高的零件精度，导致加工成本较高，此外，对RV减速器而言还因采用摆线齿面轮廓，需要专用机床，进一步加大成本；对多级行星硬齿面减速器（如专利：钢丝绳电动葫芦行星减速器200720105456.x），在速比要求大时，级数多，零件数多，结构较复杂，也难以保证较好的性价比。 

传统的少齿差渐开线减速器，以多齿啮合方式来增强减速器的承载能力，传递力矩大，过载能力强，同时具有无特殊输出机构，结构简单的显著特点，在许多工况得到了应用，如已获国家发明专利的PS摆环减速器（专利号：96116914.1；96231781.0；97247513.3）然而此类减速器一般输入、输出轴呈平行轴，对于输入、输出轴同轴端如RV减速器的装配方式，不太多见，其主要制约在以下方面： 

（1）、输入轴、输出轴置于传动体两侧，安装尺寸过大，难以实现输入、输出同轴端的使用要求；

（2）、输入、输出方式因结构而受限，难以实现同轴端的输入输出。

（3）、减速器内部转动体和外壳分开制作，使减速器体积大、质量重，导致加工成本高。 

为此，人们对少齿差渐开线齿轮减速器做了多种设想，但是由于在一个滚筒的包容体内结构限制太大，多难以实现大扭矩的要求，没有实际的使用价值，由于上述原因，少齿差减开线齿轮减速器在某些领域使用仍有差距。 

发明内容

本发明专利是针对现有少齿差渐开线齿轮减速器的前述不足,即转动体和箱体分离，减速机体积大、安装尺寸过大、使用环境受限制的现象，同时结合RV减速器的优点而提供的一种滚筒式齿环板少齿差齿轮减速器。 

本发明的技术方案是：滚筒式齿环板少齿差齿轮减速器，包括圆环状的减速器壳体和输入轴，其特征在于：所述的减速器壳体内壁设置有内齿，形成内齿圈结构；在输入轴上，设置输入齿轮，输入轴转动时带动输入齿轮转动，输入齿轮与周围均匀布置的第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮和第四从动齿轮相啮合，同时带动四个从动齿轮转动，每个从动齿轮之间间隔90°；第一从动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮、第四从动齿轮分别设置在第一偏心轴、第二偏心轴、第三偏心轴和第四偏心轴上，几何尺寸相同、按中心线对称布置的第一偏心轴、第三偏心轴为第一组，第二偏心轴、第四偏心轴为第二组，在偏心轴上设置有四件齿环板，分别为沿轴向依次排列的第一齿环板、第二齿环板、第三齿环板、第四齿环板，第一齿环板和第三齿环板为第一组、第二齿环板、第四齿环板为第二组，第一组偏心轴上同时设置有第一组齿环板，第二组偏心轴上同时设置有第二组齿环板；第一齿环板、第二齿环板、第三齿环板和第四齿环板的外圆侧面设置有外齿，所述外齿能与减速器壳体的内齿啮合，相互之间配合转动； 

每组的两根偏心轴与中心呈180°相位差的对称分布，该组的两根偏心轴上的齿环板相位角为180°；

在左、右顺序排列的四块齿环板上，在相应的齿环板上对应偏心轴的位置设置过孔，供另一组的两根偏心轴穿过。

进一步，在第一齿环板、第二齿环板、第三齿环板和第四齿环板上，同时穿设第一拉杆轴、第二拉杆轴、第三拉杆轴、第四拉杆轴，在每个齿环板上设置四个拉杆轴孔，所述拉杆轴通过对应的拉杆轴孔穿过齿环板；四根拉杆轴呈均匀布置，相位角为90°。 

本发明滚筒式齿环板少齿差齿轮减速器，相对于现有技术，具有如下特点： 

（1）、多齿啮合，该减速器采用四根偏心轴轴向串联四块齿环板从多相位、多齿啮合驱动内齿圈转动，重叠系数大具有机件平衡的机理，使振动和噪音低，传动平稳，由于多齿啮合，在遇到冲击载荷时，可以分散冲击载荷，不至于出现断齿现象，具有抗过载、冲击性好的优点，同时减速器正反转回差小。

（2）、成本低，该减速器的显著特点是齿环板、内齿圈均是渐开线齿形，所有零件都是圆形，加工容易，而且成本下降。 

（3）、结构紧凑，该减速器由于是输入输出轴同轴，且内齿圈为输出机构，省却了其他的输出机构，与传统少齿差减速器相比，整机结构更紧凑、零件数更少，容易分解安装、润滑充分，使用寿命长。 

（4）、传动比大，该减速器有两级减速，传动比可达500以上，并可以灵活分配传动比满足不同的要求。 

（5）、承载能力强，滚筒内的转子是由四块齿环板与四根拉杆轴、两端支撑固定组成的框架，刚性极强，承载能力大。 

本发明最根本特征是在一个受限滚筒内，通过轴向分布四块不同相位的齿环板，来增加同时啮合的齿数，同时采用整个转动体与滚筒内齿圈的相对运动来传递运动，从而增加了所传递的扭矩，减小了整个减速器的体积，而且也保持了传统的少齿差渐开线齿轮减速器具有的大传动比和无行星传动的W机构特性,实现功率良性分流可负荷重载，结构紧凑等特点。在使用过程中，该减速器可安装在主动滚筒内，节省了输送机器外部空间的安装位置，而且结构简单，节约材料，制作容易，安装使用方便。同时，该滚筒式齿环板少齿差齿轮减速器还可将输入轴、输出轴设置在同一端，适用于电机需安装在输出端的使用场合。 

附图说明

图1是本发明减速器实例结构的主视图（剖视）； 

图2是本发明减速器除去减速器壳体结构图；

图3是本发明减速器原理图。

具体实施方式

如图1、2、3中，本发明滚筒式齿环板少齿差齿轮减速器，包括减速器壳体1和输入轴2，圆环状的减速器壳体1内壁设置有内齿，形成内齿圈结构，输入轴2与外部的电机转轴连接（可以直接连接），电机转动时其转轴带动输入轴2同步转动，将动力传递到减速器内。在输入轴2上（或其后面），设置输入齿轮3，输入轴2转动时带动输入齿轮3转动，在制作时可以将输入齿轮3与输入轴2制作成一体式结构，形成齿轮轴；输入齿轮3与周围均匀布置、结构相同的四个从动齿轮4相啮合，同时带动四个从动齿轮4转动，四个从动齿轮4的直径、齿数、齿轮的大小等参数完全相同，每个从动齿轮4之间间隔90°，输入齿轮3与四个从动齿轮4构成第一级减速传动，为了描述方便，四个从动齿轮4分别为第一从动齿轮41、第二从动齿轮、第三从动齿轮和第四从动齿轮；第一从动齿轮41、第二从动齿轮、第三从动齿轮、第四从动齿轮分别设置（连接）在第一偏心轴51、第二偏心轴52、第三偏心轴53和第四偏心轴54上，从动齿轮分别带动与之连接的偏心轴转动。按中心线对称布置的第一偏心轴51和第三偏心轴53为第一组，第二偏心轴52和第四偏心轴54为第二组，在偏心轴上设置（连接）有四件带外齿的齿环板，分别为第一齿环板61、第二齿环板62、第三齿环板63、第四齿环板64，第一齿环板61和第三齿环板63为第一组，第二齿环板62、第四齿环板64为第二组。第一组偏心轴51、53上同时设置（连接)有第一组齿环板61、63，第二组偏心轴52、54上同时设置（连接）有第二组齿环板62、64，第一齿环板61、第二齿环板62、第三齿环板63和第四齿环板64的外圆侧面设置有外齿，该外齿与减速器壳体1的内齿啮合，相互之间配合转动。四块齿环板按顺序排列，其直径、外齿的齿数、齿轮的大小等参数完全相同。每个从动齿轮转动时，分别通过与其相连接的偏心轴带动两组齿环板转动，齿环板外齿再通过与减速器壳体1的内齿啮合，带动减速器壳体1转动。两组四块齿环板在两组四根偏心轴上做凸轮机构运动；四块齿环板在减速器壳体1的内齿上作第二级少齿差传动，齿环板和内齿的齿形,可为渐开线、圆弧或摆线。 

为了让与另一组齿环板相连接的偏心轴穿过该组齿环板，在该组齿环板相应的位置上对应设置过孔，供另一组的两根偏心轴穿过。由于四块齿环板是从右到左按顺序61、62、63、64排列的（也可从左到右排列），第一组的偏心轴51、53连接第一组齿环板61、63时，需要通过第二组齿环板62、64，这就需要在第二组齿环板62、64上的第一组偏心轴51、53的对应位置上设置过孔，同理第二组的偏心轴52、54连接第二组齿环板62、64时，需要通过第一组齿环板61、63，这就需要在第一组齿环板61、63上的第二组偏心轴52、54的对应位置上设置过孔。每一组偏心轴只能带动与之连接的那一组齿环板作偏心圆的平动，而不能带动另一组齿环板作运动，即在从过孔中穿过时，不能妨碍该组齿环板的转动。 

由于每个从动齿轮4之间间隔90°，故四根偏心轴呈均匀分布，相位角为90°，尺寸完全相同、按中心线对称布置的两根偏心轴为一组，每一根偏心轴上的两段偏心轴曲拐成中心线对称，该组的两根偏心轴上的齿环板相位角为180°，该组的齿环板与减速器壳体1的内齿在相位角为180°的两段圆弧上作少齿差啮合；为了描述方便，本发明将第一偏心轴51和第三偏心轴53设置为同一组的尺寸完全相同的两根偏心轴，为第一组；第二偏心轴52和第四偏心轴54也设置为同一组的尺寸完全相同的两根偏心轴，为第二组；每一组的两根偏心轴的尺寸完全相同、按中心线对称布置，其上两段偏心位置成中心线对称，同时驱动相位差为180°的两块齿环板作偏心圆的平动。如第一组偏心轴51、53同时带动第一组齿环板61、63，同时驱动相位角为180°的第一组两块齿环板61、63作偏心圆的平动，与壳体1的内齿在相位差为180°的两段圆弧上成少齿差啮合，驱动壳体1转动。同理第二组偏心轴52、54同时带动第二组齿环板62、6，同时驱动相位差为180°的第二组两块齿环板62、64作偏心圆的平动，与壳体1的内齿在相位差为180°的两段圆弧上成少齿差啮合，驱动壳体1转动。由于每一组的两块齿环板相位差为180°，而两组齿环板相位差又互为90°，所以四块齿环板相邻两块之间的相位差为90°，且时针方向相同，四块齿环板从相位差为90°的四个方位带动减速器壳体1转动。减速器壳体1的两端支撑在轴承上（滚动轴承），其外部未加固定，四块齿环板与四根偏心轴形成的转子带动减速器壳体1作周向旋转，将运动由减速器壳体1输出。减速器壳体1（内齿圈）外部未加固定，减速器壳体1就是输出轴，向外输出动力。此发明可广泛应用于输送机的电动滚筒、钢丝绳电动葫芦、焊接机器人控制、行走机构中。 

为增加内部转动体的刚性，减速器壳体1内的左右两支撑之间有衬套7、拉杆轴固定轴向距离；在减速器壳体1的左右两端，分别设置左端盖9、右端盖10。 

每组偏心轴上的两根偏心轴与中心呈180°相位差的对称分布，两组八段曲拐在径向呈90°相位差均布于圆周上，四根偏心轴在空间形成两组四个平行四边形连杆机构。四块齿环板在内齿圈作第二级少齿差传动的齿形,可为渐开线、圆弧或摆线；本发明的输入和输出可以在同一侧，也可以分布于由齿环板、支撑、偏心轴、拉杆轴组成的转子两侧。 

为增加齿环板、偏心轴组成的转动体框架的刚性，在第一齿环板61、第二齿环板62、第三齿环板63和第四齿环板64上，同时穿设有第一拉杆轴71、第二拉杆轴72、第三拉杆轴73、第四拉杆轴74，每根拉杆轴都要同时穿过四块齿环板上的拉杆轴孔，所以需要在齿环板上设置四个拉杆轴孔，拉杆轴通过对应的拉杆轴孔穿过齿环板，而不妨碍齿环板的运动，四根拉杆轴呈均匀布置，相位角为90°。 

四块齿环板与减速器壳体1的内齿的齿数相差很少，为1齿、或2齿、或3齿、或4齿，构成少差齿啮合，可以获得较大的减速比。为了增强其更换性，四块齿环板组合加工，同时加工有两个支承偏心轴的轴孔和两个通过偏心轴的过孔以及四个拉杆轴孔。 

本发明滚筒式齿环板少齿差齿轮减速器工作原理是：固定在外面的电机轴直连带动输入轴2转动，输入齿轮3带动四个从动齿轮同时转动，实现第一级减速传动；四个从动齿轮分别带动与之连接的偏心轴转动，将动力传递到四根偏心轴，四根偏心轴按照中心线对称分为两组，每一组的两根偏心轴将运动传入与之相连接的齿环板，驱动相位差为180°的两块齿环板做偏心圆的平动；同时，另一组的两根轴偏心轴则同时通过该两块齿环板的过孔，该两根偏心轴同时驱动与其相连接的齿环板作平动，形成一组内双齿环板运动。即是说两组四根偏心轴分别驱动两组四块齿环板作偏心圆的平动，与减速器壳体1的内齿在不同相位啮合，相邻之间的两块齿环板与内齿啮合的相位角为90度，从而形成多相位多齿啮合。 

本发明可用于大速比、低速重载、传动精度要求较高的工作环境，如输送机的电动滚筒、钢丝绳电动葫芦、焊接控制机器人、行走机构等场合。 

Claims (1)

1.滚筒式齿环板少齿差齿轮减速器，包括圆环状的减速器壳体（1）和输入轴（2），其特征在于：所述的减速器壳体（1）内壁设置有内齿，形成内齿圈结构；在输入轴（2）上设置输入齿轮（3），输入轴（2）转动时带动输入齿轮（3）转动，输入齿轮（3）与周围均匀布置的第一从动齿轮（41）、第二从动齿轮、第三从动齿轮和第四从动齿轮相啮合，同时带动四个从动齿轮转动，每个从动齿轮之间间隔90°；第一从动齿轮（41）、第二从动齿轮、第三从动齿轮、第四从动齿轮分别设置在第一偏心轴（51）、第二偏心轴（52）、第三偏心轴（53）和第四偏心轴（54）上，几何尺寸相同、按中心线对称布置的第一偏心轴（51）、第三偏心轴（53）为第一组，第二偏心轴（52）、第四偏心轴（54）为第二组，在偏心轴上设置有四件齿环板（6），分别为沿轴向依次排列的第一齿环板（61）、第二齿环板（62）、第三齿环板（63）、第四齿环板（64），第一齿环板（61）和第三齿环板（63）为第一组、第二齿环板（62）、第四齿环板（64）为第二组，第一组偏心轴上同时设置有第一组齿环板，第二组偏心轴上同时设置有第二组齿环板；第一齿环板（61）、第二齿环板（62）、第三齿环板（63）和第四齿环板（64）的外圆侧面设置有外齿，所述外齿能与减速器壳体（1）的内齿啮合，相互之间配合转动；

每组的两根偏心轴与中心呈180°相位差的对称分布，该组的两根偏心轴上的齿环板相位角为180°；

在左、右顺序排列的四块齿环板上，在相应的齿环板上对应偏心轴的位置设置过孔，供另一组的两根偏心轴穿过；

在第一齿环板（61）、第二齿环板（62）、第三齿环板（63）和第四齿环板（64）上，同时穿设第一拉杆轴（71）、第二拉杆轴（72）、第三拉杆轴（73）、第四拉杆轴（74），在每个齿环板上设置四个拉杆轴孔，所述拉杆轴通过对应的拉杆轴孔穿过齿环板；四根拉杆轴呈均匀布置，相位角为90°。

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