CN102312960A

CN102312960A - 精密活齿传动减速器

Info

Publication number: CN102312960A
Application number: CN201110248963A
Authority: CN
Inventors: 孔向东; 叶胜康; 董平
Original assignee: ZHEJIANG HENGFENGTAI REDUCER Manufacturing Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG HENGFENGTAI REDUCER Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2012-01-11

Abstract

本发明涉及一种精密活齿传动减速器，在偏心转臂的偏心轴位通过转臂轴承连接逆向激波盘和顺向激波盘，心轴位通过支撑轴承连接开设有活齿槽的右活齿架、中活齿架和左活齿架，顺向激波盘夹装在中活齿架和左活齿架之间，逆向激波盘夹装在右活齿架和中活齿架之间，激波盘和活齿架由穿过连接传动孔的连接轴相连，右活齿架和中活齿架上的活齿槽中活动支承右活齿，右活齿与逆向激波盘相配合且与静止针齿壳上的内齿廓相啮合，中活齿架和左活齿架上的活齿槽中活动支承左活齿，左活齿与顺向激波盘相配合且与输出针齿壳上的内齿廓相啮合。本发明具有高精度、高效率、高刚性、高承载、使用寿命长的优点，特别适合于在重载工业机器人中使用。

Description

精密活齿传动减速器

技术领域

本发明涉及一种精密活齿传动减速器。

背景技术

活齿传动是一种新型传动。美、俄、英、德等国早年均有研究，并按其结构特点命名，如偏心圆传动、滑齿传动和随动齿传动等。我国20世纪70年代后也提出一些活齿传动，同样按其结构命名，如滚道减速器、滚珠密切圆传动、变速轴承和推杆减速器等。尽管活齿传动的结构类型不同，但其原理都有共同点：都是利用一组中间可动件来实现刚性啮合传动；在啮合过程中相邻活齿间啮合点间的距离是变化的，这些啮合点间沿圆周方向形成蠕动的切向波，从而实现连续传动。从机械原理角度来说，目前活齿传动都是由K—H—V型少齿差行星齿轮传动演化而来的新型齿轮传动，它利用一组活齿来实现两轴间传动。典型的滚动活齿传动，即ORT活齿传动，可准确地实现了等速共轭传动，同时全部传力零件之间基本处于滚动接触状态。目前较多见的结构形式包括：滚子活齿（密切圆）传动、套筒活齿传动、外波式活齿传动和摆动活齿传动等，且为一齿差传动。由于传动结构的限制，ORT的一级传动比在100一下。凸轮激波滚动活齿传动，可实现二齿差传动，并且激波凸轮单排自平衡，改善了减速器的受力状态，啮合副为滑滚接触状态，但摩擦磨损情况不理想，并且齿廓曲线方程较复杂，传动比较一齿差传动减少了一倍。任意齿差数纯滚动活齿传动，是一种新型的活齿传动，该活齿传动中激波轮和固齿轮的理论廓线均采用数学表达形式简单的余弦类曲线，且易于实现任意齿差数传动；全部传力零件之间实现了纯滚动接触传动。但由于激波盘运动速度太高，传动中磨损和胶合严重；多齿差时，传动比太低，很难满足工业机器人减速器高速重载高效率的要求。总之，活齿传动，要提高其精度、传动效率、承载能力，改变现有传动结构，提高其传动比是关键。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种精密活齿传动减速器，特别是一种适用于重载工业机器人精密活齿传动减速器，该活齿传动减速器的传动比大，具有高精度、高效率、高刚性、高承载、使用寿命长的特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括偏心转臂，在偏心转臂上设有多个心轴位和多个错位设置的偏心轴位，偏心轴位通过转臂轴承连接激波盘，心轴位通过支撑轴承连接活齿架；激波盘分为逆向激波盘和顺向激波盘两组，逆向激波盘和顺向激波盘上开设连接传动孔；活齿架由开设有活齿槽的右活齿架、中活齿架和左活齿架三片组合而成，逆向激波盘夹装在右活齿架和中活齿架之间，顺向激波盘夹装在中活齿架和左活齿架之间，激波盘和活齿架由穿过连接传动孔的连接轴相连，以相同角速度转动；右活齿架和中活齿架上的活齿槽中活动支承外套右针齿销套的右针齿销，右针齿销套的右针齿销构成活齿与逆向激波盘相配合且与静止针齿壳上的内齿廓相啮合，中活齿架和左活齿架上的活齿槽中活动支承外套左针齿销套的左针齿销，针齿销套和左针齿销构成活齿与顺向激波盘相配合且与输出针齿壳上的内齿廓相啮合。

偏心转臂与外接的输入轴之间通过键相连，静止针齿壳和输出针齿壳之间由轴承连接，输出针齿壳和左活齿架之间由支撑轴承连接，静止针齿壳和右活齿架之间由支撑轴承连接。

逆向激波盘和顺向激波盘为多个激波盘组合的激波盘组，各激波盘组中的各排激波盘相错360度/n，n为排数。

本发明通过上述具体设计，与以往的活齿传动减速器相比，由于使用了活齿周转轮系的同轴双行星轮与双中心轮的啮合传动结构，在传动比上具有很大的优势。比如，以往的活齿传动减速器用81个活齿实现传动比为81；本发明利用同轴双行星轮，用不超过此中心轮的活齿数，可实现传动比6561。这意味着，实现相同传动比所用的活齿数大大减少。如以往的活齿传动减速器传动比为81，本发明所用的活齿数可减小到17。相同结构空间，本发明的活齿数目减少很多且直径可以加大很多；与之相配的激波盘的轮齿数减少很多，单个轮齿尺寸可增大很多；柱销尺寸和偏心距也都增大很多，针齿壳上的内齿廓的个数减少很多，减速器整体的加工更加容易。这不仅可提高传动效率、精度、刚度，还提高了承载能力和寿命。本发明的传动比可达14161甚至更大。传动比的增大，突破了原有活齿传动减速器一级传动的传递功率和扭矩的限制，如果再加上采用两组多片偏心布置的激波盘活齿的啮合传动，会显著地提高减速器的承载能力。本发明的输入力矩经激波盘上的活齿与内齿廓的啮合减速增力后，输出力矩由活齿直接传给内齿廓的输出针齿壳而输出运动。输出力矩不通过偏心转臂，转臂不承受沉重的输出力矩，从而使转臂轴承受力得到极大改善，提高了轴承的寿命。

附图说明

以下结合附图和实施例说明本发明的详细内容。

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的B-B剖视图。

图3是图1的C-C剖视图。

图4是图1的D-D剖视图。

图5是图1的E-E剖视图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括偏心转臂1，其与外接输入轴21之间通过键22相连，便于加工和安装。在偏心转臂1上设有多个心轴位3和多个错位设置的偏心轴位2，偏心轴位2通过转臂轴承4连接激波盘，心轴位3通过支撑轴承20连接活齿架，激波盘分为逆向激波盘5和顺向激波盘6两组，逆向激波盘5和顺向激波盘6上具有不同的活齿数并开设连接传动孔8，活齿架由开设有活齿槽27的右活齿架7、中活齿架25和左活齿架26三片组合而成，逆向激波盘5夹装在右活齿架7和中活齿架25之间，顺向激波盘6夹装在中活齿架25和左活齿架26之间，逆向激波盘5和顺向激波盘6由穿过连接传动孔8的连接轴9相连，以相同角速度转动，连接传动孔7较连接轴8具有较大的直径。活齿架由开设有活齿槽27的右活齿架7、中活齿架25和左活齿架26三片组合而成，逆向激波盘5夹装在右活齿架7和中活齿架25之间，顺向激波盘6夹装在中活齿架25和左活齿架26之间，激波盘和活齿架由穿过连接传动孔8的连接轴9相连，以相同角速度转动；右活齿架7和中活齿架25上的活齿槽27中活动支承外套右针齿销套11的右针齿销16，右针齿销套11的右针齿销16构成活齿与逆向激波盘5相配合且与静止针齿壳10上的内齿廓12相啮合，中活齿架25和左活齿架26上的活齿槽27中活动支承外套左针齿销套13的左针齿销18，针齿销套13和左针齿销18构成活齿与顺向激波盘6相配合且与输出针齿壳14上的内齿廓15相啮合。活齿的外圆与各激波盘之间为滚动摩擦，减小了传动中的摩擦损失。静止针齿壳10和输出针齿壳14之间由轴承17连接，输出针齿壳14和左活齿架26之间由支撑轴承19连接，静止针齿壳10和右活齿架7之间由支撑轴承28连接。逆向激波盘5和顺向激波盘6为多个激波盘组合的激波盘组，各激波盘组中的各排激波盘相错360度/n，n为排数。如逆向激波盘5和顺向激波盘6可设计成两个激波盘组合的激波盘组，各激波盘相错180度。本发明的具体设计是：外接输入轴21通过键22与偏心转臂1相连接，偏心转臂1上有2个180度错位设置的偏心轴位2以及心轴位3，通过转臂轴承4，偏心轴位2与逆向激波盘5和顺向激波盘6相连，转臂轴承4采用无外圈的单列向心圆柱滚子轴承，激波盘的内孔表面直接作为滚道。心轴位3通过支撑轴承20与活齿架相连，激波盘分为逆向激波盘5和顺向激波盘6两组，逆向激波盘5和顺向激波盘6上具有不同的活齿数并开设连接传动孔8，激波盘和活齿架由穿过连接传动孔8的连接轴9相连，以便实现活齿架与激波盘的同角速度转动，这是实现大传动比的关键。逆向激波盘5和顺向激波盘6的活齿数不相同，激波盘上的活齿数与针齿壳上的内齿廓数的理论齿数相差1，活齿与针齿壳包络曲线构成的内齿廓与活齿相啮合。静止针齿壳10和法兰盘24通过螺栓（外接）与机架（外接）相连，静止针齿壳10轴承23与偏心转臂1相连。在工作状态下，随着偏心转臂1的转动，逆向激波盘5和顺向激波盘6同角速度转动。假设偏心转臂1顺时针转动，则逆向激波盘5也随之顺时针转动。由于激波盘的偏心运动，逆向激波盘5推动右活齿架7和中活齿架25上的活齿沿活齿槽27运动并与静止针齿壳10上的内齿廓12进行啮合运动，活齿运动受到静止的内齿廓12的阻挡，活齿自身一边做纯滚动（该运动相当于局部自由度）一边通过活齿上的右针齿销16跟随逆向激波盘5和活齿架做逆时针圆周转动。偏心转臂1回转一周，逆向激波盘5推动活齿沿静止针齿壳10上的内齿廓移动一个齿廓。由于整个活齿架与全部激波盘通过连接轴8相连进行同轴传动，顺向激波盘6也随其运动。但由于逆向激波盘5与顺向激波盘6的齿数不同，因此顺向激波盘6的运动是偏心转臂1的顺时针转动与随逆向激波盘5逆时针转动的复合运动。复合运动的结果是顺向激波盘6的回转方向与偏心转臂1的顺时针转动方向一致。顺向激波盘6上的活齿沿中活齿架25和左活齿架26运动并与输出针齿壳14上的内齿廓15相啮合，活齿推动输出针齿壳14将减速运动传递出去。以上所述的实施例仅仅是对本发明精密活齿传动减速器的优选实施方式进行描述，并非对发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明方案的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案作出的各种外型变型和改进，均应落入本发明精密活齿传动减速器的保护范围。

Claims

1.一种精密活齿传动减速器，包括偏心转臂，其特征是在偏心转臂（1）上设有多个心轴位（3）和多个错位设置的偏心轴位（2），偏心轴位（2）通过转臂轴承（4）连接激波盘，心轴位（3）通过支撑轴承（20）连接活齿架；激波盘分为逆向激波盘（5）和顺向激波盘（6）两组，逆向激波盘（5）和顺向激波盘（6）上开设连接传动孔（8）；活齿架由开设有活齿槽（27）的右活齿架（7）、中活齿架（25）和左活齿架（26）三片组合而成，逆向激波盘（5）夹装在右活齿架（7）和中活齿架（25）之间，顺向激波盘（6）夹装在中活齿架（25）和左活齿架（26）之间，激波盘和活齿架由穿过连接传动孔（8）的连接轴（9）相连，以相同角速度转动；右活齿架（7）和中活齿架（25）上的活齿槽（27）中活动支承外套右针齿销套（11）的右针齿销（16），右针齿销套（11）的右针齿销（16）构成活齿与逆向激波盘（5）相配合且与静止针齿壳（10）上的内齿廓（12）相啮合，中活齿架（25）和左活齿架（26）上的活齿槽（27）中活动支承外套左针齿销套（13）的左针齿销（18），针齿销套（13）和左针齿销（18）构成活齿与顺向激波盘（6）相配合且与输出针齿壳（14）上的内齿廓（15）相啮合。

2.根据权利要求1所述的精密活齿传动减速器，其特征是偏心转臂（1）与外接的输入轴（21）之间通过键（22）相连，静止针齿壳（10）和输出针齿壳（14）之间由轴承（17）连接，输出针齿壳（14）和左活齿架（26）之间由支撑轴承（19）连接，静止针齿壳（10）和右活齿架（7）之间由支撑轴承（28）连接。

3.根据权利要求1或2所述的精密活齿传动减速器，其特征是逆向激波盘（5）和顺向激波盘（6）为多个激波盘组合的激波盘组，各激波盘组中的各排激波盘相错360度/n，n为排数。