CN105276144A - 串联式摆线齿轮减速机 - Google Patents

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Abstract

串联式摆线齿轮减速机，简称管状减速机。充分发挥摆线齿轮啮合副的优势：高速轴转1周，低速轴转1齿，速比小则机体小，将3个速比小的啮合副串联起来，总速比按3次方计，则获得速比大而体积小的优良效果。其机壳(K)由中座(1)左盖(2)右盖(3)组成，并用螺钉(4)联结成刚性壳体；第一级传动组件(J1)第二级传动组件(J2)第三级传动组件(J3)；其三级啮合副的齿形参数完全相同，则径向尺寸和中心距A都相同，只是轴向尺寸按受力条件而增长，全部零件安装在管状机壳(K)内。传比大，体积小，重量轻，无噪音，不易发热，而且效率很高，工作可靠。适合于机器人和机械手等安装空间狭窄的特殊条件下使用。

Description

串联式摆线齿轮减速机
技术领域：
本发明涉及一种串联式摆线齿轮减速机，按其形状特征可简称管状减速机。属于机械传动领域。特别适合于低速、重载、而又要求反顺旋转的机械手机座，以及安装在空间狭窄的管道内。
技术背景：
现有技术中，对于特殊条件下的减速机械，一般多采用渐开线齿轮减速机，或摆线针轮减速机。但是，这些减速机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，降低减速效率。
2，噪音：影响操作者的安静环境，增强疲劳感。
3，体积较大：占用机械整体的空间。
4，重量较重：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，采用小速比多级串联实现“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：
串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、第三级减速组件构成；其机壳由中座、左盖、右盖组成，并用螺钉联结成刚性壳体；当整个减速机立式安装使用时，第三级减速组件输出轴的端部制成整体式法兰；卧式安装使用时，中座下方用螺钉联结底座。
串联式摆线齿轮减速机，有下列5个特点：
①上述3个减速组件的输入轴与输出轴的中心距A相等，因此在机壳上形成两个相互平行的通孔；
②上述3个减速组件的减速比相同，总减速比是一级减速比的三次方计算；
③上述3个减速组件的摆线齿轮齿形曲线的几何参数相同，啮合副的径向尺寸相同，仅仅其轴向尺寸随着减速级别的增加而增大，其具体尺寸按力学计算决定；
④第一级减速组件的输入轴，有一端伸入第二级减速组件的输出轴中心的轴套内；第二级减速组件的输入轴，有一端伸入第三级减速组件的输出轴中心的轴套内；相关两轴之间实现小差速的同轴线同方向旋转。
⑤第二级减速组件的输入轴，有一端伸入第一级减速组件的输出轴中心孔中，并用键联结；第三级减速组件的输入轴，有一端伸入第土级减速组件的输出轴中心孔中，并用键联结。
在上述3个减速组件输入轴的中段各有4个圆盘，其最中间的两个圆盘的外径上，设有非完轴承，以增加输入轴的刚度，并分担其两端轴承的应力；第三级减速组件的垫圈外径上，也设有非完轴承，分担其两端轴承的应力；全部非完轴承，其形状均为瓦形，其材质和尺寸按设计计算决定。
附图说明：
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是串联式摆线齿轮减速机的结构总图，也是图2的A-A纵向剖面图。
图2是图1的B-B剖视图。
图3是图1的C-C剖视图。
图4是机壳的主视图。
图5是本发明在卧式安装使用时的轴向主视图。
图中：
通用件标准件：7.轴承，8.轴套，9.键；A.中心距。
K.机壳，1，中座，2，左盖，3，右盖，4，螺钉，5，底座，6.轴承盖；
J1.一级减速组件，11.输入轴，12.输出轴，13.摆线齿轮，14.垫圈，15.非完轴承；
J2.二级减速组件，21.输入轴，22.输出轴，23.摆线齿轮，24.垫圈，25.非完轴承，28.轴套；
J3.三级减速组件，31.输入轴，32.输出轴，33.摆线齿轮，34.垫圈，35.非完轴承，36.非完轴承，38.轴套。
具体实施方式：
图1是串联式摆线齿轮减速机的结构总图，也是图2的A-A纵向剖面图。是本发明的零件全部展示。
图2是图1的B-B剖视图。
图3是图1的C-C剖视图。
图4是机壳(K)的主视图。
图5是图1的D-D向视图。也是在卧式安装使用时的轴向主视图。
串联式图的B-B剖视图。摆线齿轮减速机，由机壳(K)第一级减速组件(J1)第二级减速组件(J2)第三级减速组件(J3)构成；其机壳(K)由中座(1)左盖(2)右盖(3)组成，并用螺钉(4)联结成刚性壳体；当整个减速机立式安装使用时，第三级减速组件(J3)输出轴(32)的端部制成整体式法兰；卧式安装使用时，中座(1)下方用螺钉(4)联结底座(5)。
串联式摆线齿轮减速机，其特征在于有下列5个特点：
①上述3个减速组件的输入轴与输出轴的中心距A相等，因此在机壳(K)上形成两个相互平行的通孔；
②上述3个减速组件的减速比相同，总减速比是一级减速比的三次方计算；
③上述3个减速组件的摆线齿轮齿形曲线的几何参数相同，啮合副的径向尺寸相同，仅仅其轴向尺寸，随着减速级别的增加而增大，其具体尺寸按力学计算决定；
④第一级减速组件(J1)的输入轴(11)，有一端伸入第二级减速组件(J2)的输出轴(22)中心的轴套(28)内；第二级减速组件(J2)的输入轴(21)，有一端伸入第三级减速组件(J3)的输出轴(32)中心的轴套(38)内；相关两轴之间实现小差速的同轴线同方向旋转。
⑤第二级减速组件(J2)的输入轴(21)，有一端伸入第一级减速组件(J1)的输出轴(12)中心孔中，并用键(9)联结；第三级减速组件(J3)的输入轴(31)，有一端伸入第土级减速组件(J2)的输出轴(22)中心孔中，并用键(9)联结。
在上述3个减速组件输入轴(11、21、31)的中段各有4个相同的圆盘(13、23、33)，其最中间的两个圆盘的外径上，设有非完轴承(15、25、35)，以增加输入轴的刚度，并分担其两端轴承的应力；第三级减速组件(J3)的垫圈(34)外径上，也设有非完轴承(36)，分担其两端轴承的应力；全部非完轴承，其形状均为瓦形，其材质和尺寸按设计计算决定。
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，而且随着减速级数的增加而转速减小，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。
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机座的最佳选择。
目前可以确定，能够实现下列减速比，见附表：
与目前市售产品对比：
查市场的产品手册：江苏省泰兴市《泰之星减速机》P24：“渐开线圆柱齿轮三级减速机ZS系列，型号ZS50，速比125，电机功率2.05Kw，电机转速1500rpm，连续载荷：其箱体(不含轴伸)尺寸为：高588，长910，宽346，体积185138Cm3，参考重量325Kg。”
按上述相同工作条件，电机功率3Kw，初步设计的样机尺寸，仅为φ200×360，体积仅为11310Cm3，估计重量～70Kg。
相比之下，仅为ZS50体积的1/16。就算再提高3倍的安全系数，只配置1Kw电机使用，也有十分优异的性价比！
加之摆线齿轮的齿形特征：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。
关于摆线齿轮齿形曲线的参量方程式具体数学问题，已在本申请人近年来申请的其它专利项目文件中公开，此文不再赘述。
以上所述的仅是本发明串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：串联式摆线齿轮减速机减速比系列谱

Claims (3)

1.串联式摆线齿轮减速机，其特征在于，由机壳(K)第一级减速组件(J1)第二级减速组件(J2)第三级减速组件(J3)构成；其机壳(K)由中座(1)左盖(2)右盖(3)组成，并用螺钉(4)联结成刚性壳体；当整个减速机立式安装使用时，第三级减速组件(J3)输出轴(32)的端部制成整体式法兰；卧式安装使用时，中座(1)下方用螺钉(4)联结底座(5)。
2.按权利要求1所述的串联式摆线齿轮减速机，其特征在于有下列5个特点：
①上述3个减速组件的输入轴与输出轴的中心距A相等，因此在机壳(K)上形成两个相互平行的通孔；
②上述3个减速组件的减速比相同，总减速比是一级减速比的三次方计算；
③上述3个减速组件的摆线齿轮齿形曲线的几何参数相同，啮合副的径向尺寸相同，仅仅轴向尺寸随着减速级别的增加而增大，其具体尺寸按力学计算决定；
④第一级减速组件(J1)的输入轴(11)，有一端伸入第二级减速组件(J2)的输出轴(22)中心的轴套(28)内；第二级减速组件(J2)的输入轴(21)，有一端伸入第三级减速组件(J3)的输出轴(32)中心的轴套(38)内；相关两轴之间为小差速的同轴线同方向旋转。
⑤第二级减速组件(J2)的输入轴(21)，有一端伸入第一级减速组件(J1)的输出轴(12)中心孔中，并用键(9)联结；第三级减速组件(J3)的输入轴(31)，有一端伸入第二级减速组件(J2)的输出轴(22)中心孔中，并用键(9)联结。
3.按权利要求1所述的串联式摆线齿轮减速机，其特征在于，在上述3个减速组件输入轴(11、21、31)的中段各有4个相同的圆盘(13、23、33)，其最中间的两个圆盘的外径上，设有非完轴承(15、25、35)，以增加输入轴的刚度，并分担其两端轴承的应力；第三级减速组件(J3)的垫圈(34)的外径上，也设有非完轴承(36)，分担其两端轴承的应力；全部非完轴承，其形状均为瓦形，其材质和尺寸按设计计算决定；在左盖(2)和右盖(3)设置有非完轴承的外围，均有径向筋板，以满足零件刚度和散热条件。
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