CN105202155A - 混联式摆线齿轮减速机 - Google Patents

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Abstract

混联式摆线齿轮减速机，由机壳(J)第一级减速组件(J1)第二级减速组件(J2)构成；其整体形状为直径大于轴向长度的圆盘形，简称盘形减速机；中段有低速转动的法兰与工作机构联结而输出动力。一级减速为外啮合，二级减速为内啮合；两级的齿形曲线参量方程式，采用相同的滚圆直径，使其内、外两个啮合副的中心距A相等，则3个输入轴的径向尺寸相同，轴承、轴承盖等多个零件尺寸也相同。其减速比系列为：40，60，84，112，144，180，220，264，312，364。具有速比大，体积小，重量轻，无噪音，不易发热，工作可靠等特点，特别适合于机器人或机械手的肘部关节往复旋转机构，以及其它低速、重载的旋转机构。

Description

混联式摆线齿轮减速机
技术领域：
本发明涉及一种混联式摆线齿轮减速机，按其形状特征可简称盘形减速机。属于机械传动领域。特别适合于小于180度反复旋转的机器人或机械手的肘部关节机构；也适合于低速、重载而又要求安装空间特别窄狭的特殊环境条件。
技术背景：
现有技术中，对于特殊条件下的的传动机械，一般多采用渐开线齿轮传动，或摆线针轮传动。但是，这些传动难免都有以下几个缺点：
1，发热：提高润滑剂的温度，减少轴承的寿命，降低传动效率。
2，噪音：影响操作者的安静环境，增强疲劳感而影响工人健康。
3，体积较大：佔用机床较多的整体空间。
4，重量较大：多耗金属材料。
针对上述缺点，本发明采用相向滚动的摆线齿轮啮合副，经理论分析和计算，其齿面滑移速度很低，只有渐开线齿轮的1/10，克服噪声和发热问题。
摆线齿轮啮合副的另一个显著特点，是高速轴相当于“只有一个齿的齿轴”，发挥“速比小则尺寸小”的结构原理优势，采用既有并联又有串联、既要外啮合又要内啮合的二级混联结构，实现“小尺寸大传比”的目标。
加之本发明的齿形特征：粗短肥厚，不存在拉、压、弯、剪等強度问题，可以设计出体积小，重量轻的特殊减速机，不仅节省大量金属，降低成本，而且效率很高，工作可靠。
发明内容：
为了解决上述问题，本申请的发明内容如下：
混联式摆线齿轮减速机，由机壳、第一级减速组件、第二级减速组件构成；其整体形状为直径大于轴向长度的圆盘形；外部中段具有能够转动的法兰盘上，有一圈螺钉孔与工作机构联结而输出动力。
机壳由圆形座、左隔板、轴瓦、右隔板、紧固圈、圆形盖、轴承盖组成，并用螺钉联结成刚性壳体；左隔板、右隔板都是相同尺寸的半圆形零件，用紧固圈和螺钉使其成为完整的圆形隔板，将两级减速组件隔开。
第一级减速组件为外啮合式摆线齿轮减速装置；由1个输入轴、两个摆线齿轮、轴套和轴承组成；输入轴由轴承、轴瓦和轴套支承，从圆形座的中心孔伸入；输入轴内部加工有轴孔和键槽，便于输入原动力；摆线齿轮的输出端延伸到隔板之外，成为第二级减速组件的输入轴。
第二级减速组件为内啮合式摆线齿轮减速装置；由两相同的个输入轴，一个摆线内齿轮壳，两个垫圈，两个摆线内齿圈，螺钉，特制轴承和非完轴承组成；摆线内齿轮壳为筒形圆环，在其内部凸出于筒体的法兰盘上，钻有一圈螺钉孔，用螺钉固定摆线内齿圈和垫圈(23)；内部法兰盘边缘也有摆线内齿轮的齿形曲线，是与摆线内齿圈完全相同的的齿形曲线；摆线内齿轮壳的筒体两端，均有安装特制轴承的环形滚道；筒体外部的法兰盘上，钻有与工作机构联结的螺钉孔。
由于摆线齿轮和摆线内齿圈，在其两者的齿形曲线参量方程式中，采取的滚圆直径相同，构成两个中心距相同，3个输入轴的径向尺寸相同，5个轴承相同，5个轴承盖相同；其结构原理造成：第二级比i2与第一级减速比i1的关系，恒等于：
i2＝2(i1+1)；
总减速比为：
i总＝2i1(i1+1)；
附图说明：
图1是混联式摆线齿轮减速机的结构总图，也是图2的E-E纵向剖面。
图2是图1的A-B-C-D剖视图。
图3是图2的F-F纵向剖视图。
图中字母和数字所示的组件和零件：
J.机壳，1.圆形座，2，左隔板，3.轴瓦，4.右隔板，5.紧固圈，6.圆形盖，7.轴承盖，8.螺钉；
J1.一级减速组件，11.输入轴，12.摆线齿轮，13.轴套，13.轴套，14.轴承；
J2.二级减速组件，21.输入轴，22.摆线内齿壳，23.垫圈，24.摆线内齿圈，25.螺栓，26.专用轴承，27.非完轴承，A.中心距。
具体实施方式：
为了更清楚地理解本发明，将通过实施例，同时参照附图，来描述本发明，其中：
图1是混联式摆线齿轮减速机的结构总图，也是图2的E-E纵向剖视图。是本发明内部空隙最小的剖面，本发明的零件几乎全部暴露无遗。
机壳(J)第一级减速组件(J1)第二级减速组件(J2)构成；其整体形状为直径大于轴向长度的圆盘形；外部中段具有能够转动的法兰盘上，有一圈螺钉孔与工作机构联结而输出动力。
机壳(J)由圆形座(1)左隔板(2)轴瓦(3)右隔板(4)紧固圈(5)圆形盖(6)轴承盖(7)组成，并用螺钉(8)联结成刚性壳体；左隔板(2)右隔板(4)都是相同尺寸的半圆形零件，用紧固圈(5)和螺钉(8)使其成为完整的圆形隔板，将(J1、J2)两级减速组件隔开。
图2是图1的A-B-C-D剖视图。左半部是第一级减速组件结构；右半部是机壳隔板结构。
第一级减速组件(J1)为外啮合的摆线齿轮减速装置；由1个输入轴(11)两个摆线齿轮(12)轴套(13)轴承(14)组成；输入轴(11)由轴承(14)轴瓦(3)和轴套(13)支承，从圆形座(1)的中心孔伸入；输入轴(11)内部加工有轴孔和键槽，便于输入原动力；摆线齿轮(12)的输出端延伸到隔板(2、3)之外，成为第二级减速组件(J2)的输入轴(21)。
图3是图2的F-F纵向剖视图。是本发明内部空隙最大的剖面。
第二级减速组件(J2)为内啮合的摆线齿轮减速装置；由两相同的个输入轴(21)一个摆线内齿轮壳(22)两个垫圈(23)两个摆线内齿圈(24)螺钉(25)特制轴承(26)非完轴承(27)组成；摆线内齿轮壳(22)为筒形圆环，在其内部凸出于筒体的法兰盘上，钻有一圈螺钉孔，用螺钉(25)固定摆线内齿圈(24)和垫圈(23)；内部法兰盘边缘也有摆线内齿轮的齿形曲线，是与摆线内齿圈(24)完全相同的的齿形曲线；摆线内齿轮壳(22)的筒体两端，均有安装特制轴承(26)的环形滚道；筒体外部的法兰盘上，钻有与工作机构联结的螺钉孔。
由于摆线齿轮(12)和摆线内齿圈(24)，在其两者的齿形曲线参量方程式中，采取的滚圆直径相同，构成两个中心距(A)相同，3个输入轴(11、21)的径向尺寸相同，5个轴承(14)相同，5个轴承盖(7)相同；其结构原理造成：第二级比i2与第一级减速比i1的关系，恒等于：
i2＝2(i1+1)；
总减速比为：
i总＝2i1(i1+1)；
当第一级减速比为：4～13时：总减速比的系列值为：40～364。(详见附表)
从理论上说，是没有上限的，但实际上受加工条件和使用条件限制。目前可以确定，能够实现上述常用减速比。
由于本发明的结构紧凑，空间很小，无法安装体积较大的完整轴承，好在摆线齿轮啮合副的受力特征，不是全方位的，这为安装非完滑动轴承，提供了允许条件；当然对其材质和尺寸的选择，必须通过设计计算来决定。
关于摆线齿轮的数学方程式及其参数和参数间关系等细节问题，已在摆线齿轮传动的其它几个专利申请中公开，此处不再赘述。
特别还应当指出的是，如果通过微机自动程序优化设计零件尺寸，并采用先进的3D打印技术工艺实施生产产品，将是未来各型机械手肘部关节旋转机构的最佳选择。
加之摆线齿轮的齿形特征：粗短肥厚，根本不存在強度问题，可以设计出体积小，重量轻的减速机，不仅节省大量金属，降低成本，效率很高，而且工作可靠。
以上所述的仅是本发明混联式摆线齿轮减速机的优选实施例，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，作出的若干变形和改进，也应视为属于本发明专利权的保护范围。
附表：混联式摆线齿轮减速机的减速比系列谱

Claims (5)

1.混联式摆线齿轮减速机，其特征在于，由机壳(J)第一级减速组件(J1)第二级减速组件(J2)构成；其整体形状为直径大于轴向长度的圆盘形；外部中段具有能够转动的法兰盘，有一圈螺钉孔与工作机构联结而输出扭矩。
2.按权利要求1所述的混联式摆线齿轮减速机，其特征在于，机壳(J)由圆形座(1)左隔板(2)轴瓦(3)右隔板(4)紧固圈(5)圆形盖(6)轴承盖(7)组成，并用螺钉(8)联结成刚性壳体；左隔板(2)右隔板(4)都是相同尺寸的半圆形零件，用紧固圈(5)和螺钉(8)使其成为完整的圆形隔板，将(J1、J2)两级减速组件隔开。
3.按权利要求1所述的混联式摆线齿轮减速机，其特征在于，第一级减速组件(J1)为外啮合的摆线齿轮减速装置；由1个输入轴(11)两个摆线齿轮(12)轴套(13)轴承(14)组成；输入轴(11)由轴承(14)轴瓦(3)和轴套(13)支承，从圆形座(1)的中心孔伸入；输入轴(11)内部加工有轴孔和键槽，便于输入原动力；摆线齿轮(12)的输出端延伸到隔板(2、4)之外，成为第二级减速组件(J2)的输入轴(21)。
4.按权利要求1所述的混联式摆线齿轮减速机，其特征在于，第二级减速组件(J2)为内啮合的摆线齿轮减速装置；由两个相同的输入轴(21)一个摆线内齿轮壳(22)两个垫圈(23)两个摆线内齿圈(24)螺钉(25)特制轴承(26)非完轴承(27)组成；摆线内齿轮壳(22)为筒形圆环，在其内部凸出于筒体的法兰盘上，钻有一圈螺钉孔，用螺钉(25)固定摆线内齿圈(24)和垫圈(23)；内部法兰盘边缘也有摆线内齿轮的齿形曲线，是与摆线内齿圈(24)完全相同的的齿形曲线；摆线内齿轮壳(22)的筒体两端，均有安装特制轴承(26)的环形滚道；筒体外部的法兰盘上，钻有与工作机构联结的螺钉孔。
5.按权利要求1所述的混联式摆线齿轮减速机，其特征在于，由于摆线齿轮(12)和摆线内齿圈(24)，在其两者的齿形曲线参量方程式中，采取的滚圆直径相同，构成两个中心距A相同，3个输入轴(11、21)的径向尺寸相同，5个轴承(14)相同，5个轴承盖(7)相同；其结构原理造成：第二级减速比i2与第一级减速比i1的关系，恒等于：
i2＝2(i1+1)；
总减速比为：
i总＝2i1(i1+1)；
当第一级减速比为：4，5，6，7，8，9，10，11，12，13时：
总减速比的系列值为：40，60，84，112，144，180，220，264，312，364。
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