CN105134888A - 一种精密减速传动机构 - Google Patents
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Abstract
一种精密减速传动机构，用于提供一种性能好、精度高的减速传动机构。其特征是，它包括太阳轮、行星轮、胀紧套、摆线轴、摆线齿轮、机壳、前摆线轴法兰和后摆线轴法兰，前、后摆线轴法兰固定连接，且前、后摆线轴法兰均转动安装在机壳中，在所述、前摆线轴法兰和后摆线轴法兰之间转动安装有三个摆线轴，三个摆线轴在同一圆周上均匀分布，在伸出前摆线轴法兰的摆线轴上固定安装行星轮，在前摆线轴法兰上转动安装太阳轮，太阳轮与行星轮啮合配合；在置于机壳内部的摆线轴上设有摆线齿轮，在摆线齿轮与摆线轴之间设有摆线轴承，摆线齿轮与位于机壳上的内齿圈啮合配合。该减速机构性能好、精度高，利于在产业中推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及机械传动技术领域，具体地说是一种精密减速传动机构。
背景技术
社会的很多领域都会涉及到机械减速传动，尤其是工业机器人制造领域，航天、军工、医疗器械领域等由于空间和环境的制约对传动机构的要求非常苛刻，要求减速传动机构既要体积小重量轻又要输出扭矩和传动比大且要求传动精度高。现有几种传动机构如：RV减速机、摆线针轮减速机、谐波减速机等，虽然已经在上述领域被广泛应用，但还存在制造加工困难、成品率低、成本高、难以大量复制推广、且传动精度有待于进一步提高等问题，而影响了上述领域的发展和综合技术性能的进一步提高。
RV、摆线针轮、谐波三种减速机，虽然结构各有不同，但有一个共同特点,即都是利用内齿圈和少齿的摆动齿轮传动过程中形成的速度差来实现减速的。其传动比计算如下：传动比＝摆动齿轮齿数/(内齿圈齿数-摆动齿轮齿数)。由公式可看出，内齿圈齿数和摆动齿轮齿数差值越小传动比越大，同样体积时齿轮、内齿圈模数越小齿数越多传动比也是越大。标准齿轮模数下该形式传动，内齿圈齿数和摆动齿轮齿数差值不能小于8，否则会发生齿顶干涉。为了获取更大的传动比而又避免齿顶干涉，上述减速机分别采用了两种不同的措施来实现：RV和摆线针轮减速机是将内齿圈改成针轮，将摆线齿轮改成次摆线平行曲线齿轮，使齿数差值做到了1的最小数，再通过适当增加针齿数达到了较高的传动比，但同时也带来了新的问题，首先是内外齿啮合不理想，形成的压力角太大且太平滑，这样就带来两个问题：一是容易随着输出扭矩的增加，刚性会大幅度降低；二是微小的径向加工误差就会带来较大的角度传动误差。其次是针齿和次摆线平行曲线齿轮加工制造比较困难，尤其是高精度加工更难，造成成品率低产品制造成本高。谐波减速机是通过减小齿轮模数增加齿数来实现大传动比的，但由于受加工工艺和刀具制造的影响，其传动比、输出扭矩和加工精度都受到了限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精密减速传动机构，用于提供一种性能好、精度高的减速传动机构。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种精密减速传动机构，其特征是，它包括太阳轮、行星轮、胀紧套、摆线轴、摆线齿轮、机壳、前摆线轴法兰和后摆线轴法兰，其特征是，所述前摆线轴法兰和后摆线轴法兰固定连接，且前、后摆线轴法兰均通过机壳安装轴承转动安装在机壳中，在所述前摆线轴法兰和后摆线轴法兰之间转动安装有三个摆线轴，三个所述摆线轴在同一圆周上均匀分布，在伸出前摆线轴法兰的摆线轴上固定安装行星轮，在所述前摆线轴法兰上转动安装太阳轮，所述太阳轮与行星轮啮合配合；在置于机壳内部的摆线轴上设有摆线齿轮，在所述摆线齿轮与摆线轴之间设有摆线轴承，所述摆线齿轮与位于机壳上的内齿圈啮合配合；
当电机固定在机壳上时，电机输出轴与太阳轮连接，所述后摆线轴法兰作为整个减速机构的输出端；
当电机固定在前摆线轴法兰上，电机输出端与太阳轮连接，所述机壳作为整个减速机构的输出端。
进一步地，所述前摆线轴法兰和后摆线轴法兰之间通过螺钉连接。
进一步地，在所述前摆线轴法兰和后摆线轴法兰之间还设有连接柱销。
进一步地，在所述太阳轮与摆线轴之间设有胀紧套。
进一步地，所述摆线齿轮和内齿圈分别是在标准模数齿轮、齿圈的基础上将齿顶部分沿径向去掉1/8至7/8得到的。
进一步地，在所述摆线轴的两端分别设有摆线轴定位轴承，两所述摆线轴定位轴承分别与前摆线轴法兰和后摆线轴法兰固定连接。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种精密减速传动机构，齿轮和内齿圈去掉部分齿顶后虽然减少了啮合深度，但是由于该种啮合是多齿啮合，只要选择得当将不会影响减速机强度，但却带来了颠覆性的好处：首先是加工制造简单了，用通用的齿轮、内齿圈加工机床和刀具就能精确的加工制造摆线齿轮和内齿圈；其次是由于保留了摆线齿轮和内齿圈20°的压力角，传动刚性显著提高。另外可使减速机在同样体积下，传动比和输出扭矩大幅度提高。还有就是完全保留了渐开线齿轮传动的特点，摆线齿轮和内齿圈之间的啮合传动完全是滚动摩擦，使减速机提高了传动效率并能延长使用寿命。同样用该机构可使谐波减速机在相同体积和传动比的情况下，减小了柔轮的变形量，相应增加了柔轮厚度及啮合齿数从而降低了制造难度增大了输出扭矩并容易提高制造精度。
附图说明
图1为本发明的外形示意图；
图2为本发明的剖视图；
图中：1太阳轮，2行星轮，3胀紧套，4摆线轴，5摆线轴承，6摆线齿轮，7机壳，8前摆线轴法兰，9后摆线轴法兰，10连接柱销，11螺钉，12机壳装配轴承，13摆线轴定位轴承。
具体实施方式
如图1至图2所示，本发明主要包括太阳轮1、行星轮2、胀紧套3、摆线轴4、摆线轴承5、摆线齿轮6、机壳7、前摆线轴法兰8、后摆线轴法兰9、连接柱销10、螺钉11、机壳装配轴承12和摆线轴定位轴承13，下面结合附图对本发明进行详细描述。
如图1、图2所示，机壳7是本发明的主体，机壳为整体成圆形的中空结构，在机壳上设有内齿圈。在机壳的一端设有前摆线轴法兰8，在前摆线轴法兰上转动安装有太阳轮1，在太阳轮的周围设有三个行星轮2，三个行星轮在同一圆周上均匀分布。行星轮固定安装在摆线轴4上，在行星轮与摆线轴之间设有胀紧套3，行星轮与摆线轴同步转动。在摆线轴的两端分别设有摆线轴定位轴承13，摆线轴左端的摆线轴定位轴承固定在前摆线轴法兰8上，前摆线轴法兰通过机壳装配轴承12转动安装在机壳中，这样摆线轴可相对机壳转动。摆线轴右端的摆线轴定位轴承固定在后摆线轴法兰9上，后摆线轴法兰通过螺钉11固定在前摆线轴法兰上，且前、后摆线轴法兰均通过机壳装配轴承12转动安装在机壳中，并在前、后摆线轴法兰之间设有连接柱销10。在摆线轴上设有摆线齿轮6，在摆线齿轮与摆线轴之间设有摆线轴承5，摆线齿轮与机壳内部的内齿圈啮合配合，内齿圈与机壳是一体制造的。
该减速机构有两级减速机构，第一级减速是由太阳轮1和行星轮2组成的；第二级减速是行星轮带动摆线轴上的摆线齿轮沿内齿圈摆动旋转，摆线齿轮齿数要少于内齿圈的齿数。该减速机构有两种输出形式，第一种输出形式：电机固定在机壳7上，电机输出端与太阳轮连接，后摆线轴法兰作为整个减速机构的输出端；第二种输出形式：电机固定在前摆线轴法兰上，电机输出端与太阳轮连接，机壳作为整个减速机构的输出端。
两种输出形式由于其旋转方向的关系造成传动比相差1，即：法兰输出大于机壳输出1个传动比。
摆线齿轮和内齿圈是在标准模数齿轮、齿圈的基础上将齿顶部分沿径向去掉1/8至7/8得到的。齿顶部分去掉多少与避免齿顶干涉的齿轮、内齿圈齿数最小差值有如下规律：上述标准齿轮模数下该形式传动，内齿圈齿数和摆线齿轮齿数差值不能小于8。当去掉1/8时齿数最小差值＝8-1＝7个齿；当去掉2/8时齿数最小差值＝8-2＝6个齿；以此类推当去掉7/8时齿数最小差值＝8-7＝1个齿。设计人员可以根据减速机传动比、输出扭矩、齿轮和齿圈模数等因素来决定具体去掉齿顶的多少从而设计出满足各种不同工况需求的减速机。
齿轮和内齿圈去掉部分齿顶后虽然减少了啮合深度，但是由于该种啮合是多齿啮合，只要选择得当将不会影响减速机强度，但却带来了颠覆性的好处：首先是加工制造简单了，用通用的齿轮、内齿圈加工机床和刀具就能精确的加工制造摆线齿轮和内齿圈；其次是由于保留了摆线齿轮和内齿圈20°的压力角，传动刚性显著提高。另外可使减速机在同样体积下，传动比和输出扭矩大幅度提高。还有就是完全保留了渐开线齿轮传动的特点，摆线齿轮和内齿圈之间的啮合传动完全是滚动摩擦，使减速机提高了传动效率并能延长使用寿命。同样用该机构可使谐波减速机在相同体积和传动比的情况下，增大齿轮模数值，从而降低了制造难度增大了输出扭矩并容易提高制造精度。
Claims (6)
1.一种精密减速传动机构，其特征是，它包括太阳轮、行星轮、胀紧套、摆线轴、摆线齿轮、机壳、前摆线轴法兰和后摆线轴法兰，其特征是，所述前摆线轴法兰和后摆线轴法兰固定连接，且前、后摆线轴法兰均通过机壳安装轴承转动安装在机壳中，在所述前摆线轴法兰和后摆线轴法兰之间转动安装有三个摆线轴，三个所述摆线轴在同一圆周上均匀分布，在伸出前摆线轴法兰的摆线轴上固定安装行星轮，在所述前摆线轴法兰上转动安装太阳轮，所述太阳轮与行星轮啮合配合；在置于机壳内部的摆线轴上设有摆线齿轮，在所述摆线齿轮与摆线轴之间设有摆线轴承，所述摆线齿轮与位于机壳上的内齿圈啮合配合；
当电机固定在机壳上时，电机输出轴与太阳轮连接，所述后摆线轴法兰作为整个减速机构的输出端；
当电机固定在前摆线轴法兰上，电机输出端与太阳轮连接，所述机壳作为整个减速机构的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种精密减速传动机构，其特征是，所述前摆线轴法兰和后摆线轴法兰之间通过螺钉连接。
3.根据权利要求2所述的一种精密减速传动机构，其特征是，在所述前摆线轴法兰和后摆线轴法兰之间还设有连接柱销。
4.根据权利要求1所述的一种精密减速传动机构，其特征是，在所述太阳轮与摆线轴之间设有胀紧套。
5.根据权利要求1所述的一种精密减速传动机构，其特征是，所述摆线齿轮和内齿圈分别是在标准模数齿轮、齿圈的基础上将齿顶部分沿径向去掉1/8至7/8得到的。
6.根据权利要求1所述的一种精密减速传动机构，其特征是，在所述摆线轴的两端分别设有摆线轴定位轴承，两所述摆线轴定位轴承分别与前摆线轴法兰和后摆线轴法兰固定连接。
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