CN1032555C - 一种大速比差动减速器 - Google Patents

Abstract

一种大速比差动减速器，它适用于做各种高扭矩减速传动机械。它有输入齿轮、行星齿轮、太阳齿轮、输出齿轮等，其特征在于：太阳齿轮与输出齿轮同轴并齿数相差一齿，太阳齿轮与减速器壳体固定。输入齿轮带动行星齿轮公转，每转一周使太阳齿轮与输出齿轮差动一齿，从而得到很大的减速比。在该减速器中，全部使用刚性齿轮，因而有很高的强度，可以传递很大的扭矩，结构紧凑，机构简单。

Description

一种大速比差动减速器

一种大速比差动减速器，它属于机械传动装置，适于做各种执行机构，如管道阀门开关机械、船用舵机等。

在各种传动装置中，都需要把电动机等原动机高转速降为低速大扭矩输出，以操作各种机构，如阀门开闭的转动，轮船舵的转动等。但是一般的齿轮减速器，由于结构限制，单级速比不能太大，因而为满足需要，必须使用多级减速，达到1∶100或更大的速比，要用三级或更多级，从而使减速器体积十分庞大，重量极大。既便是使用蜗轮蜗杆减速，单级速比也不能很大。有的减速器使用行星轮减速方式，由于将行星轮的公转作为一个输出项，传动效率不高。现在使用一种谐波齿轮减速装置作为一些中小功率的高速比减速器，用于仪器仪表控制、航空舵机等。它使用差动的方式减速，利用刚性齿圈和柔性齿圈间的齿差减速，可以做到单级减速比超过100。但由于要使用柔性齿圈，在工作时，柔性齿圈不断变形，因而对柔性齿圈的技术要求高，而且受柔性齿圈齿强度的限制，输出扭矩不能过高。

本发明的目的是发明一种高速传动比的减速器。它使用差动原理，并且不使用柔性变形元件来实现差动，有很大的减速比和很大的输出扭矩，并有很高的的传动效率。

本发明的结构如附图1所示。它有输入轴1，输出轴套2，齿圈3，行星齿轮4，太阳齿轮5，行星齿轮保持架6，保持架固定块7，其特征在于：行星齿轮4由上下两齿轮面构成，输出轴套2上固接有输出齿轮8，行星齿轮4的两个齿轮面分别与输出齿轮8和太阳齿轮5啮合，行星齿轮4的其中一个齿轮面与固定齿圈3内齿啮合，太阳齿轮5与减速器壳体固接，齿圈3通过外齿与输入轴1上的外齿啮合，太阳齿轮5有Z1个齿，输出齿轮8有Z2个齿，Z1和Z2差1齿，行星齿轮4有两个或两个以上。

附图1为本发明的结构示意图。附图2为本发明的齿圈3支承在减速器壳体两个端盖上的实施例结构示意图。

本发明的工作原理如下：输入轴1与原动机相连，在工作时，输入轴1输入的较高转速的转动扭矩通过输入轴1上的齿轮传递给齿圈3，齿圈3在转动时，由于太阳齿轮5固定不动，因而使得行星齿轮4既自身旋转，也绕太阳齿轮5公转。由于太阳齿轮5的齿数为Z1，输出齿轮8的齿数为Z2，两者相差1齿，因而在行星齿轮4公转一周时，输出齿轮8与太阳齿轮5相对差动1齿。由于太阳齿轮5与减速器壳体固接，因而输出齿轮8带动输出轴套2转动了1齿。

本发明的速比关系计算如下。

假定行星齿轮4的齿数为Z3，齿圈3内齿的齿数为Z4，齿圈3外齿的齿数为Z5，输入轴1上的齿轮齿数为Z6，输入轴1的转速为n6，齿圈3的转速为n4，行星齿轮4的自转转速为n3，公转转速为n2，输出轴套2的转速为n1，那么：

n4＝n6*Z6/Z5

对于行星齿轮4，公转转速n2为：

n2＝n4*Z4/(Z4＋Z2)

由Z1和Z2的差动关系得：

n1＝n2/Z2

所以有：

n1＝n6*(Z6*Z4)/(Z5*(Z4＋Z2)*Z2)

在一般情况下，可以设计使得Z2＝100，从而使减速比也大于100(因为Z5＞Z6，Z4＋Z2＞Z4，所以减速比＞Z2)。

本发明使用了差动原理，在行星齿轮4公转时，因太阳齿轮5与输出齿轮8相差一齿，故每公转一周这两者之间将相对转过一齿的角度。同时，在工作中没有使用柔性齿，全部采用刚性齿轮，有很高的强度。在传动时，行星齿轮4的公转只是作为中间过渡，因此也无行星轮效率问题。本发明的结构紧凑，机构简单。为增大传递功率，可以使用三个、四个或四个以上的行星轮。

本发明中，输出齿轮8齿数Z2可以比太阳齿轮5齿数Z1多一齿或少一齿。在多一齿时，输入旋转方向与输出旋转方向相同，少一齿时，输入旋转方向与输出旋转方向相反。由于输出齿轮8和太阳齿轮5的齿数不相等，为保持两者与行星齿轮4都有相同的中心距，可使用变位齿轮技术。可以让输出齿轮8、太阳齿轮5、行星齿轮4上下齿面和齿圈3内齿面都变位，这样，每一个齿轮的变位系数都不大，以保持运动的平稳性。也可以只对输出齿轮8和行星齿轮4与之啮合的齿面变位，进行中心距修正，使加工和装配方便。保持输出齿轮8与行星齿轮4之间的中心距及太阳齿轮5和行星齿轮4之间的中心距相等的方法也可以采用斜齿轮螺旋角大小不同的方法加以调整，输出齿轮8和行星齿轮4上的与之相啮合的齿面使用斜齿轮。中心距的调整还可以用非标准模数的方法进行调整。

本发明中行星齿轮保持架6使用保持架固定块7使上下两片固定，可用紧固件如螺钉、螺栓等，也可以铆接。要求固定牢固，上下两保持架片不能有相对转动现象。本发明中，所有的轴承，如输入轴1轴承、输出轴套2轴承、齿圈3轴承和行星齿轮4轴承都可以使用滚动轴承或滑动轴承。可以使用脂润滑，也可以使用油润滑。在保持架6与输出轴套2之间可以加支持轴承，以保持行星齿轮4的一定轴向位置，特别是在斜齿轮传动时，用于承受行星齿轮4的轴向力。由于齿圈3受力较小，轴向尺寸也较小，可以使用附图1中的悬臂支承结构，所用轴承可以是滑动轴承，有一定的支承宽度；也可以使用滚动轴承，使用有一定宽度的滚棒或滚针轴承；也可以使用双列轴承。

本发明为增加齿圈3和行星齿轮4的刚度，也可以采用附图2的结构形式。齿圈3支承在减速器壳体的两个端盖上。行星齿轮保持架6在行星齿轮4的两侧。取消了齿圈3的悬臂结构和行星齿轮4的悬臂结构。

Claims (1)

1、一种大速比差动减速器，它有输入轴1，输出轴套2，齿圈3，行星齿轮4，太阳齿轮5，行星齿轮保持架6，保持架固定块7，其特征在于：行星齿轮4由上下两齿轮面构成，输出轴套2上固接有输出齿轮8，行星齿轮4的两个齿轮面分别与输出齿轮8和太阳齿轮5啮合，行星齿轮4的其中一个齿轮面与固定齿圈3内齿啮合，太阳齿轮5与减速器壳体固接，齿圈3通过外齿与输入轴1上的外齿啮合，太阳齿轮5有Z1个齿，输出齿轮8有Z2个齿，Z1和Z2差1齿，行星齿轮4有两个或两个以上。

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