CN104696444A - 零回差摆线减速机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摆线技术领域，一种零回差摆线减速机，包括机座、摆线轮A、B、针齿壳、针销、输入轴、端盖及w输出机构，其特征在于：针齿壳连接在机座内孔，针齿销设在针齿壳半埋孔中，摆线轮B轮齿与针齿壳上半区针齿销逆时针一侧靠紧，摆线轮A轮齿与针齿壳下半区齿销顺时针一侧靠紧，二摆线轮相位差＜180°，输入轴伸端设有挡圈，挡圈与输入轴肩间有二偏心套，二偏心套内侧端面为梯形齿、齿与齿啮合，第二偏心套连接在输入轴上，其外端靠紧输入轴轴肩，第一偏心套与输入轴滑配，其外端与弹性挡圈间设有弹簧。有益效果：制造工艺简单，零回差，可用于雷达回转跟踪减速装置等，可取代NGW行星减速器；扭矩大，承载力为通用摆线1.5-2倍。

Description

零回差摆线减速机

【技术领域】

本发明涉及摆线减速技术领域的改进，一种零回差摆线减速机，具体地说，其低成本可作为通用摆线机型，而零回差主要用于雷达天线方位转台等。

【背景技术】

摆线减速技术，是六十年代从日本引进的先进技术。现有技术存在下述三个问题：

(A)传统的“针齿壳用长螺钉联接在机体端面上结构”：由于减速器作用力全部产生自针齿壳，因而必须加大针齿壳，加厚联接法兰、加粗长螺钉，笨重的机体，笨重的机体不带散热筋大大增加了重量与制造成本，散热性能差；

(B)采用传统的“带针套、两支点针销结构”：

《齿轮传动设计手册》799页指出：“针齿销承受摆线轮齿压力后产生弯曲变形，弯曲变形过大使针齿销与针齿套接触不好，转动不灵活易引起针齿销与针齿套接触面发生胶合，并导致摆线轮与针齿胶合。”(王文斌《机械设计手册》卷3.17-109页)；

此外，减速器内飞溅润滑油无法对顶部几只针齿与针套摩擦面进行润滑，两支点针销结构的针销为不产生过大弯曲变形，必须有足够大的针径。此外由于有了针套使减速比＞43时大多数机型都必须抽齿，抽齿的结果便是承载能力下降一半；

(C)摆线减速器回差大(15～25arc min)，使通用摆线无法用作雷达天线方位转台驱动装置及大型太阳能光伏发电跟踪传动装置。

《雷达与对抗》2004.02期公开的《一种全新的雷达天线方位转台》，是由一“外置三曲柄少齿差行星减速器”直接构成的方位传动装置，不足之处在于：以高制造精度来实现小回差，因而大大增加了制造成本，渐开线少齿差传动承载力及效率低于摆线传动。

太阳能光伏发电跟踪传动装置，国内外大多采用“多级行星减速部件+蜗轮蜗杆副+蜗轮消隙机构”，其主要问题是：蜗轮蜗杆副作为输出级体积较大，轴向力大，长期运行会出现磨损、回差增加而大大了影响定位精度。

中国专利局公开的重庆齿轮箱公司的发明申请《一种定日镜方位角传动装置》(201310115194.5)，采用“多级行星减速部件+蜗轮蜗杆副+行星输出部件+行星消隙机构”，存在问题是：结构复杂；由于行星消隙机构而使行星输出部件中的内齿圈齿长一半与行星轮啮合，而另一半与消隙行星轮啮合，因而承载能力降低了一半。

【发明内容】

本发明目的：提出中等制造精度，一种零回差摆线减速机，既可取代日本住友6000型摆线，又可用于现有雷达天线方位转台的小回差驱动装置中的低速级，用于现有太阳能光伏发电小回差跟踪传动装置中的低速级。由于是常规精度，因而成本与通用型相近。

【技术方案】 

所述针齿壳连接在机座内孔，避免产生倾翻力矩；

所述针齿销设在针齿壳半埋孔中，使针销具有很高的抗弯曲能力；

所述摆线轮B轮齿与针齿壳上半区针齿销逆时针一侧靠紧，所述摆线轮A轮齿与针齿壳下半区针齿销顺时针一侧靠紧，二摆线轮相位角θ＜180°，目的实现零回差；

所述输入轴轴伸端设有弹性挡圈，弹性挡圈与输入轴的轴肩间设有第一、二偏心套，第一、二偏心套内侧端面为梯形齿、或三角齿，齿与齿啮合，第二偏心套连接在输入轴上，其外端面靠紧输入轴的轴肩，由于齿与齿啮合，因而可用来调整二摆线轮A、B的相位差；

所述第一、二偏心套用第一、二滚针或滚柱轴承分别支承在摆线轮A、B中心孔中，所述第一偏心套颈部111外径应小于第二滚针或滚柱轴承内圈的外径，使第二偏心套沿轴向移动时只推动第二滚针或滚柱轴承的内圈，第一偏心套与输入轴滑配，其外端面与弹性挡圈间设有压缩弹簧，以确保在任何位置时，摆线轮B轮齿与针齿壳上半区针齿销逆时针一侧靠紧，所述摆线轮A轮齿与针齿壳上均布的下半区针齿销顺时针一侧靠紧，实现零回差；

所述第一、二偏心套内侧端面齿为波浪状圆弧齿、或正弦、类似于正弦的曲线齿，圆弧齿不存在应力集中而不易断齿；

所述弹性挡圈的前端设有一推力轴承，所述推力轴承的紧圈装在输入轴的轴端上，而松圈置于输出轴圆盘内孔，目的是便于装配。

【有益效果】 

只要在国产机床上，采用中等制造精度，便可以得到不同用途、不同性能的可用于雷达的摆线减速器。本发明与通用摆线减速器相比，其有益效果是：

(1)制造工艺简单，回差近于零，因而可应用于大型太阳能光伏发电跟踪系统的高精度回转跟踪减速装置；因而可应用于现代国防军事的军用电子设备，如卫星雷达用的高精度回转跟踪减速装置，或取代某型舰载电子设备用的高精度少齿差减速器；

(2)可以取代高精度(回差≤0.15°)回转跟踪减速器HSE25型(25000Nm)、HSE25-2型(50000Nm)，重量要轻30-40％、制造成本可降低40-60％；

(3)朱孝录《齿轮传动设计手册》6页、《齿轮手册》上1-12页：

摆线效率η＝0.9～0.98≈0.94，与NGWη＝0.94(三级)相同，因而可取代NGW行星减速器；

(4)扭矩大，半埋针销结构的承载能力为双支点针销通用摆线减速器的1.5-2倍。

本发明与日本住友6000型通用摆线承载力的比较

【附图说明】

图1是本发明实施例的结构示意图

图2为实施例输入轴初始时二偏心套端面齿的结构示意示意图

图3为实施例输入轴转动时二摆线轮与针齿销靠紧时的结构示意图

【具体实施方式】

如图1.2.与3所示，一种零回差摆线减速机，包括机座1、二摆线轮A、B、针齿壳2、针销19、输入轴17、端盖18及w输出机构，所述输入轴17用第一轴承16支承在端盖18内，端盖18连接在机座1的端面上，所述w输出机构包括输出轴4、均布的柱销11及分别设在其中部的第一均载环10，所述柱销11一端与输出轴4圆盘上的孔紧配，另一端与第二均载环12上的孔滑配，所述输出轴4与第二均载环12用第二、三轴承3、13分别支承在机座1内孔与端盖18内突缘的外圆上，其特征在于：

所述针齿壳2连接在机座1内孔，使针齿壳内产生的作用力直接指向机座底脚；

所述针齿销19设在针齿壳2半埋孔中，称半埋齿结构。半埋齿结构广泛用于工业机器人RV减速器上，因为半埋齿结构使针销具有很高弯曲力(朱孝录《齿轮传动设计手册》828页)；

所述摆线轮B轮齿与针齿壳2上半区针齿销逆时针一侧靠紧，所述摆线轮A轮齿与针齿壳2下半区针齿销顺时针一侧靠紧，二摆线轮A、B相位差θ＜180°，使回差等于零；

所述输入轴17轴伸端设有弹性挡圈6，弹性挡圈6与输入轴17的轴肩间设有第一、二偏心套8、15，第一、二偏心套8、15内侧端面为梯形齿、或三角齿，齿与齿啮合，所述第二偏心套15连接在输入轴17上，其外端面靠紧输入轴17的轴肩，三角或梯形齿工作原理：

当主动件运转时，啮合面上的作用力(法向力)Fn的两个分力Fa与Ft的功能分别是：轴向力Fa沿推动从动件，从动件在沿轴向移动的同时还会转动，就是说从动件在沿轴向移动的同时，相位发生变化；切向力Ft用来驱动从动件，由于梯形齿、或三角齿，齿与齿啮合，因而可用来调整二摆线轮A、B的相位差。

所述第一、二偏心套8、15用第一、二滚针或滚柱轴承9、14分别支承在摆线轮A、B中心孔中，所述第一偏心套8颈部111外径应小于第二滚针或滚柱轴承9内圈的外径，使第二偏心套15沿轴向移动时只推动第二滚针或滚柱轴承9的内圈，所述第一偏心套8与输入轴17滑配，其外侧端面与弹性挡圈6间设有压缩弹簧7，压缩弹簧的重要功能是：

使端面齿结构确保在任何位置时，摆线轮B轮齿与针齿壳上半区针齿销逆时针一侧靠紧，所述摆线轮A轮齿与针齿壳下半区针齿销顺时针一侧靠紧，实现零回差；

所述第一、二偏心套8、15内侧端面齿为波浪状圆弧齿、或正弦、类似于正弦的曲线齿，由于波浪状圆弧齿不存在应力集中而不易断齿，波浪状圆弧齿易于铣、磨削加工及动作灵敏。

所述弹性挡圈6的前端设有一推力轴承5，所述推力轴承5的紧圈装在输入轴17的轴端上，而松圈置于输出轴4圆盘内孔，目的是便于装配。

实现零回差的工作原理来自数控机床进给系统消隙方法的启示：

初始状态：摆线轮B轮齿与针齿壳上半区针齿销逆时针一侧靠紧、摆线轮A轮齿与针齿壳下半区针齿销顺时针一侧靠紧，因而转动时零回差：

(a)面对输入轴，当逆时针转动输入轴时：第一偏心套8三角齿接合面的周向分力Ft带动第二偏心套15逆时针转动，因而摆线轮A顺时针转动；此时摆线轮B过了很小的间隙区靠向上半区针齿销，也随之顺时针转动作功；

(b)面对输入轴、当顺时针转动输入轴时：第一偏心套8时顺针转动，因而摆线轮B逆时针转动作功；因为端面齿有间隙，所以第二偏心套15会滞后顺时针转动，摆线轮A过了很小的间隙区靠向下半区针齿销，也随之逆时针转动作功；

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种零回差摆线减速机，包括机座(1)、二摆线轮(A、B)、针齿壳(2)、针销(19)、输入轴(17)、端盖(18)及w输出机构，所述输入轴(17)用第一轴承(16)支承在端盖(18)内，端盖(18)连接在机座(1)的端面上，所述w输出机构包括输出轴(4)、均布的柱销(11)及分别设在其中部的第一均载环(10)，所述柱销(11)一端与输出轴(4)圆盘上的孔紧配，另一端与第二均载环(12)上的孔滑配，所述输出轴(4)与第二均载环(12)用第二、三轴承(3、13)分别支承在机座(1)内孔与端盖(18)内突缘的外圆上，其特征在于：

所述针齿壳(2)连接在机座(1)内孔；

所述针齿销(19)设在针齿壳(2)半埋孔中；

所述摆线轮(B)轮齿与针齿壳(2)上半区针齿销逆时针一侧靠紧，所述摆线轮(A)轮齿与针齿壳(2)下半区针齿销顺时针一侧靠紧，二摆线轮(A、B)相位差θ＜180°；

所述输入轴(17)轴伸端设有弹性挡圈(6)，弹性挡圈(6)与输入轴(17)的轴肩间设有第一、二偏心套(8、15)，第一、二偏心套(8、15)内侧端为梯形齿、或三角齿，齿与齿啮合，所述第二偏心套(15)连接在输入轴(17)上，其外端面靠紧输入轴(17)的轴肩。

2.根据权利要求1所述零回差摆线减速机，其特征在于：所述第一、二偏心套(8、15)用第一、二滚针或滚柱轴承(9、14)分别支承在摆线轮(A、B)中心孔中，所述第一偏心套(8)颈部(111)外径应小于第二滚针或滚柱轴承(9)内圈的外径，使第二偏心套(15)沿轴向移动时只推动第二滚针或滚柱轴承(9)的内圈，所述第一偏心套(8)与输入轴(17)滑配，其外侧端面与弹性挡圈(6)间设有压缩弹簧(7)。

3.根据权利要求1或2所述的零回差摆线减速机，其特征在于：第一、二偏心套(8、15)内侧端面齿为波浪状圆弧齿、或是正弦、类似于正弦的曲线齿。

4.根据权利要求1或2或3所述的零回差摆线减速机，其特征在于：所述弹性挡圈(6)的前端设有一推力轴承(5)，所述推力轴承(5)的紧圈装在输入轴(17)的轴端上，而松圈置于输出轴(4)圆盘内孔。