CN104265844B - 全齿驱动偏心活齿传动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全齿驱动偏心活齿传动装置，其在壳体内设有第一圆形轮和第二圆形轮，第一圆形轮与第一轴相连，第二圆形轮与第二轴相连，第一轴上设有第一偏心轮，第一圆形轮套设在第一偏心轮外，第一圆形轮上设有多个周向均布的第一圆孔，在第二圆形轮上设有多个第二圆孔，在第一圆形轮与第二圆形轮之间设有多个偏心活齿，偏心活齿包括偏心圆齿、传动圆齿和输出圆齿，偏心圆齿周向可旋转套设于第一圆孔中，输出圆齿周向可旋转套设于第二圆孔中，壳体还固设有限位轮，该限位轮具有圆形内轮廓，每个偏心活齿的传动圆齿同时与该圆形内轮廓内切配合。本发明是全齿驱动，改变了以往只有部分齿进行传动的理念，使运动和动力传输更简便、高效。
Description
技术领域
本发明涉及一种传动装置，特别涉及一种全齿驱动偏心活齿传动装置。
背景技术
传动装置如减速器广泛应用于国民经济的各个领域，只要有启停运动或速度改变的场合就会用到它。现有精密减速器按其结构分类主要有渐开线减速器、摆线减速器、谐波减速器、活齿减速器、摆线行星减速器（如RV减速器）等主要形式。随着科技的快速发展，对高性能低成本减速器的需求量越来越大，特别是在“机器换人、产业升级”的大背景下，对工业机器人大速比、高精度、高效率、高承载、长寿命、低成本减速器的需求成倍增加。目前，用于工业机器人上的减速器主要是谐波减速器和摆线类减速器（特别是RV减速器），这两种精密减速器的技术含量和制造成本很高。特别是RV减速器，其摆线轮、带花键的偏心轴及齿圈的加工精度要求非常高，需要专门的设备和加工技术，其中仅设备投入，每台少则几十万，多则上千万元；为达到减速器高性能高稳定性，还要对摆线齿廓进行修形、各个核心部件之间还要满足一定的匹配关系等。此外，目前的减速器在运动过程中，不论是渐开线齿轮传动还是摆线传动、活齿传动，轮齿之间同时啮合的齿数通常为1到几齿，虽然摆线轮上的摆线齿或活齿架上的活齿理论上与齿廓最多可达一半齿相啮合，但实质经齿廓修形后也就3、4个齿有效啮合。为了使运动受力均衡，常需要多片摆线轮交错布置，在改善受力和承载的同时，大大增加了制造成本和加工难度，这些都是造成减速器成本过高、限制它广泛应用和普及的主要原因。
发明内容
为了解决上述的传动装置特别是减速器的不足，本发明提供一种加工简单、传动效率高的全齿驱动偏心活齿传动装置。
本发明采用的技术方案为：
一种全齿驱动偏心活齿传动装置，包括壳体，壳体上设有第一轴和第二轴，在壳体内还设有第一圆形轮和第二圆形轮，所述的第一圆形轮与第一轴相连，第二圆形轮与第二轴相连，所述第一轴上设有第一偏心轮，第一圆形轮套设在第一偏心轮外，第一圆形轮上设有多个周向均布的第一圆孔，在第二圆形轮上设有与第一圆形轮的第一圆孔对应的多个第二圆孔，在第一圆形轮与第二圆形轮之间还设有与第一、第二圆孔对应的多个偏心活齿，所述偏心活齿包括偏心圆齿、传动圆齿和输出圆齿，其中偏心圆齿相对于传动圆齿和输出圆齿偏心设置，且所述偏心圆齿、传动圆齿和输出圆齿在周向上的位置是相对固定的，偏心圆齿周向可旋转套设于第一圆孔中，输出圆齿周向可旋转套设于第二圆孔中，在壳体还固设有限位轮，该限位轮具有圆形内轮廓，所述的圆形内轮廓位于第一、二圆形轮之间，且所述的每个偏心活齿的传动圆齿同时与该圆形内轮廓内切配合。
进一步，第一轴的轴心与第一偏心轮的轴心之间的距离等于传动圆齿的轴心与偏心圆齿的轴心之间的距离。
进一步，所述的偏心活齿包括中心轴及固定安装在中心轴上的第一轮、第二轮和第三轮，第一、第二、第三轮分别构成所述的偏心圆齿、传动圆齿和输出圆齿。
进一步，所述的第一偏心轮通过第一轴承与第一圆形轮连接。
进一步，所述的第一轴承为圆柱滚子轴承或滚针轴承。
进一步，所述的第一轴沿轴向设有向第二圆形轮延伸的延伸轴，所述的第二圆形轮通过第二轴承安装在延伸轴上。
进一步，所述的第一轴通过第三轴承安装在壳体上，在第一轴承与第三轴承之间设有第一定位套，在第一轴承与第二轴承之间设有第二定位套。
进一步，所述的第二轴与第二圆形轮一体设置，第二轴与壳体之间设有第四轴承。
进一步，所述的第一轴为输入轴，第二轴为输出轴，所述的传动装置构成减速器。
进一步，所述的第一轴为输出轴，第二轴为输入轴，所述的传动装置构成加速器。
本发明与普通的传动装置如渐开线减速器、摆线减速器、摆线行星复合减速器（RV减速器）、活齿减速器、谐波减速器等相比，不仅结构简单，核心运动零部件只有最简单的圆形构成，加工十分简便，没有渐开线、摆线等特殊曲线形状，因此不需要特殊的机床设备，应用普通机床就可以加工这些零部件，克服了以往减速器必须用专用机床加工特殊曲线的弊端，大大降低了加工难度、加工成本、提高了制造效率和经济效益。
本发明的传动装置是全齿驱动，完全改变了以往传动装置（如减速器）只有部分齿进行传动的理念，使运动和动力传输更简便、高效。
当圆形内轮廓与传动圆齿的半径比值不变时，本发明的传动装置具有传动比的不变性和偏心活齿个数的可变性，从而根据传动装置的运动和动力需求，在不影响传动装置传动比、传动特性的前提下，灵活优化传动装置的偏心活齿个数及分配形式，这是其它减速器所无法比拟和难以实现的。
以往的减速器运动过程中只能部分齿相互啮合传动，本发明的减速器所有的齿都参与传动，是全齿啮合传动，由于运动和动力由偏心活齿直接传递给输出轴，不仅力臂大，输出扭矩大而且力流顺畅，效率更高。又由于各个齿在圆周上均匀分布，受力较均匀，可以用一个偏心的轴代替以往减速器需2个或3个分度均匀偏心的轴，因此也大大降低了零件制造成本、制造难度，提高了制造效率。本发明的减速器其减速比只与内切配合的传动圆齿的半径和圆形内轮廓的半径之比有关，与减速器参与运动的齿数多少无关（当然，要有一定的齿参与运动，否则不能构成减速器），这是以往减速器所无法比拟的，是其独特之处。
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是本发明的局部机构第一传动示意图。
图2是本发明的局部机构第二传动示意图。
图3是本发明的机构传动原理图。
图4是本发明实施例一种全齿驱动偏心活齿减速器的示意图。
其中，1输入轴；11第一偏心轮；12延伸轴；2第一圆形轮；21第一圆孔；3第二圆形轮；31第二圆孔；4壳体；5偏心活齿；51偏心圆齿；52传动圆齿；53输出圆齿；54中心轴；6限位轮；61圆形内轮廓；7圆柱滚子轴承；8第三轴承；9第一定位套；10第二定位套；101第二轴承；102第四轴承；103输出轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
如图3、4所示，本发明实施例一种全齿驱动偏心活齿减速器，包括壳体4，壳体4上设有输入轴1和输出轴103，输入轴1通过第三轴承8安装在壳体4上，在壳体4内还设有第一圆形轮2和第二圆形轮3，所述输入轴1上一体设有第一偏心轮11，第一偏心轮11通过第一轴承即圆柱滚子轴承7与第一圆形轮2连接，第二圆形轮3与输出轴103一体连接，所述的输入轴1沿轴向设有向第二圆形轮3延伸的延伸轴12，所述的第二圆形轮3通过第二轴承101安装在延伸轴12上，第一圆形轮2上设有多个（图2所示为9个）周向均布的第一圆孔21，在第二圆形轮3上设有与第一圆形轮2的第一圆孔21对应的多个第二圆孔31，在第一轴承即圆柱滚子轴承7与第三轴承8之间设有第一定位套9，在第一轴承即圆柱滚子轴承7与第二轴承101之间设有第二定位套10，输出轴103与壳体4之间设有第四轴承102，在第一圆形轮2与第二圆形轮3之间还设有与第一、第二圆孔对应的多个（9根）偏心活齿5，所述偏心活齿5包括偏心圆齿51、传动圆齿52和输出圆齿53，其中偏心圆齿51相对于传动圆齿52和输出圆齿53偏心设置，且所述偏心圆齿51、传动圆齿52和输出圆齿53在周向上的位置是相对固定的，偏心圆齿51周向可旋转套设于第一圆孔21中，输出圆齿53周向可旋转套设于第二圆孔31中，在壳体4还固设有限位轮6，该限位轮6具有圆形内轮廓61，所述的圆形内轮廓61位于第一、二圆形轮2、3之间，且所述的每个偏心活齿5的传动圆齿52同时与该圆形内轮廓61内切配合。电机将运动和动力传递给输入轴1，输入轴1带动第一圆形轮2做偏心运动，第一圆形轮2将偏心运动传递给偏心活齿5的偏心圆齿51，偏心圆齿51通过绕传动圆齿52的轴心转动而将运动传递给偏心活齿5的传动圆齿52，传动圆齿52与限位轮6的圆形内轮廓61内切配合，偏心活齿5一边沿圆形内轮廓6公转一边绕自己的轴心自转，传动圆齿52的圆心的运动轨迹是与圆形内轮廓61同心的一个圆，输出圆齿53与输出轴103相链接拨动输出轴将运动和动力传递出去。
减速器整个结构设计核心尺寸要满足一定的关系，参看图1：
设偏心圆齿的圆心为O1，输出圆齿的偏心为O2，O1与O2的距离为偏心距e，当偏心圆齿以O1为圆心r1为半径时，偏心圆O2以O2为圆心r2为半径，r2=r1+e。偏心活齿由传动圆齿和偏心圆齿及输出圆齿三部分组成，其中O3为传动圆齿的圆心，M为偏心圆齿的圆心，M到O3的距离为偏心距e。传动圆齿以O3为圆心，r为半径，沿着以O1为圆心R为半径的圆一边公转一边绕自己的轴心自转，当然也相当于沿着以O1为圆心R+2r为半径的圆一边公转一边绕自己的轴心自转，两个圆O1可同时作为圆形内轮廓，传动圆齿在它们上公转并自转，也可以两个中的一个作为圆形内轮廓，传动圆齿在它们上公转并自转（参见图2）。输入轴的圆心O1与其偏心O2的连线长度同偏心活齿的传动圆齿圆心O3与偏心圆齿的圆心M连线长度相等都为偏心距e且连线相互平行，输入轴的圆心O1与偏心活齿的传动圆齿圆心O3的连线长度同输入轴的偏心O2与偏心圆齿的圆心M连线的长度相等为R+r且连线相互平行，它们共同构成平行四边形的四连杆机构。当传动圆齿绕圆形内轮廓公转一圈自身旋转了N圈，偏心活齿上偏心圆齿的偏心点M的运动轨迹为N个旋轮线，此时为形成与此完全相同旋轮线，r1=N*e，r2=r1+e。当输入轴转过N+1圈的时候，传动圆齿绕圆形内轮廓正好公转一圈自转N圈，因此传动比为N+1，这意味着，输入轴要使传动圆齿绕圆形内轮廓自转一周，输入轴要转过整个360度圆周还要多360/N度。由于传动圆齿和圆形内轮廓由其半径r和R决定，当传动圆齿绕圆形内轮廓做整周旋转时满足2π*R=N*2π*r，故N的大小由R/r的比值决定，只要满足这个比值，就能实现确定的传动比，因此，当我们在满足R/r的比值的前提下，减少偏心活齿数（相当于通常的抽齿），仍不会影响减速器的传动比。又由于本实施例的减速器是全齿驱动，所有传动活齿都参与传动，即使抽齿，也不会影响剩余的偏心活齿全部参与驱动，这是其它减速器所不能比拟的，其他减速器，比如渐开线齿轮减速器、谐波减速器、若去掉几齿，运动就不连续了，不能正常传动，摆线减速器或活齿减速器也可能运动失稳振颤甚至中断运动。此外，由于全齿驱动，偏心活齿均匀分布并与圆形内轮廓进行运动和动力传输，可以用一个偏心的轴驱动一片圆形轮代替以往减速器需2个或3个分度均匀偏心的轴驱动多片摆线轮的情况，同时又因为运动和动力由偏心活齿直接传递给输出轴，力臂大、输出扭矩大、力流顺畅，效率更高，不仅大大精简了结构提高了减速器性能而且大大降低了制造成本和和加工难度。
图示实施例中，偏心活齿5是分体的，是由中心轴54及紧配固定安装在中心轴上的第一、第二轮和第三轮，第一、第二、第三轮分别构成所述的偏心圆齿、传动圆齿和输出圆齿。当然，偏心活齿也可以采用一体式的，这要看实际的尺寸和加工的需要。
本发明中，当第一轴作为输出轴，第二轴作为输入轴时，上述的减速装置就变成了加速器。
本发明的传动装置还可以应用于泵或马达等各种装置上。
Claims (10)
1.一种全齿驱动偏心活齿传动装置，包括壳体，壳体上设有第一轴和第二轴，其特征在于：在壳体内还设有第一圆形轮和第二圆形轮，所述的第一圆形轮与第一轴相连，第二圆形轮与第二轴相连，所述第一轴上设有第一偏心轮，第一圆形轮套设在第一偏心轮外，第一圆形轮上设有多个周向均布的第一圆孔，在第二圆形轮上设有与第一圆形轮的第一圆孔对应的多个第二圆孔，在第一圆形轮与第二圆形轮之间还设有与第一、第二圆孔对应的多个偏心活齿，所述偏心活齿包括偏心圆齿、传动圆齿和输出圆齿，其中偏心圆齿相对于传动圆齿和输出圆齿偏心设置，且所述偏心圆齿、传动圆齿和输出圆齿在周向上的位置是相对固定的，偏心圆齿周向可旋转套设于第一圆孔中，输出圆齿周向可旋转套设于第二圆孔中，在壳体还固设有限位轮，该限位轮具有圆形内轮廓，所述的圆形内轮廓位于第一、二圆形轮之间，且所述的每个偏心活齿的传动圆齿同时与该圆形内轮廓内切配合。
2.根据权利要求1所述的全齿驱动偏心活齿传动装置，其特征在于：
第一轴的轴心与第一偏心轮的轴心之间的距离等于传动圆齿的轴心与偏心圆齿的轴心之间的距离。
3.根据权利要求1所述的全齿驱动偏心活齿传动装置，其特征在于：所述的偏心活齿包括中心轴及固定安装在中心轴上的第一、第二轮和第三轮，第一、第二、第三轮分别构成所述的偏心圆齿、传动圆齿和输出圆齿。
4.根据权利要求1所述的全齿驱动偏心活齿传动装置，其特征在于：所述的第一偏心轮通过第一轴承与第一圆形轮连接。
5.根据权利要求4所述的全齿驱动偏心活齿传动装置，其特征在于：所述的第一轴承为圆柱滚子轴承或滚针轴承。
6.根据权利要求1所述的全齿驱动偏心活齿传动装置，其特征在于：所述的第一轴沿轴向设有向第二圆形轮延伸的延伸轴，所述的第二圆形轮通过第二轴承安装在延伸轴上。
7.根据权利要求6所述的全齿驱动偏心活齿传动装置，其特征在于：所述的第一轴通过第三轴承安装在壳体上，在第一轴承与第三轴承之间设有第一定位套，在第一轴承与第二轴承之间设有第二定位套。
8.根据权利要求1所述的全齿驱动偏心活齿传动装置，其特征在于：所述的第二轴与第二圆形轮一体设置，第二轴与壳体之间设有第四轴承。
9.根据权利要求1所述的全齿驱动偏心活齿传动装置，其特征在于：所述的第一轴为输入轴，第二轴为输出轴，所述的传动装置构成减速器。
10.根据权利要求1所述的全齿驱动偏心活齿传动装置，其特征在于：所述的第一轴为输出轴，第二轴为输入轴，所述的传动装置构成加速器。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 325000 Wenzhou economic and Technological Development Zone, Zhejiang Binhai Road, No. 1489 Patentee after: Hengfengtai precision machinery Limited by Share Ltd Address before: 325000 Wenzhou Province Economic and Technological Development Zone, Binhai District, Binhai Road, No., No. ten, No. 1489 Patentee before: Zhejiang Hengfengtai Reducer MFG Co., Ltd |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Full-tooth-driven eccentric oscillating tooth transmission device Effective date of registration: 20200622 Granted publication date: 20160629 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Wenzhou branch Pledgor: HENGFENGTAI PRECISION MACHINERY Co.,Ltd. Registration number: Y2020330000377 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220308 Granted publication date: 20160629 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Wenzhou branch Pledgor: HENGFENGTAI PRECISION MACHINERY CO.,LTD. Registration number: Y2020330000377 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Full tooth drive eccentric movable tooth transmission device Effective date of registration: 20220314 Granted publication date: 20160629 Pledgee: China Minsheng Banking Corp Wenzhou branch Pledgor: HENGFENGTAI PRECISION MACHINERY CO.,LTD. Registration number: Y2022980002601 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |