CN105508531A - 一种二级串联摆线钢球减速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种二级串联摆线钢球减速器，属于精密机械传动领域，包括第一级输入轴、机壳I、十字盘I、行星盘I、钢球组、端盖I、第二级输入轴、端盖盘、行星盘II、十字盘II、中心盘、钢球组、第二级输出轴、机壳II、端盖II、预紧螺母、支承轴承等。该减速机采用二级串联的K-H-V型少齿差行星传动的基本结构，以中心盘和行星盘端面上的内、外摆线槽作为齿廓，以钢球作为中介体进行啮合传动，通过钢球与摆线槽的四点接触消除齿隙，同时配以无齿隙的十字钢球等速机构，具有结构简单、体积小、零齿隙、传动精度高、低冲击、传动比大的优点。

Description

一种二级串联摆线钢球减速器

技术领域

本发明涉及一种精密减速传动装置，可应用于机器人、数控机床、航空、医疗器械、仪器仪表等精密机械传动领域。

背景技术

为了提高机器人等精密机械的传动精度与控制精度，要求使用的减速传动装置具有结构紧凑、体积小、传动比大、齿隙小、响应快、效率高等特点，同时要求减速传动装置具有较高的往复定位精度。

现有常用的精密减速传动装置多采用单级K-H-V型或二级NN型少齿差传动的机构形式。其中，单级K-H-V型少齿差传动可实现的传动比较小，尤其是单级摆线钢球传动，由于其采用二齿差的齿数组合，因此可实现的传动比更小，难以适应机器人装备低速运转的需求。二级NN型少齿差传动虽然可以实现较高的传动比，但该传动属于正号机构，传动效率很低，尤其是NN型摆线钢球传动，两行星轮安装于同一偏心轴段，相关零件的制造精度与装配精度要求很高，传动运行时惯性力大，转臂轴承负载很大、寿命较低，因此难以具备优良的传动性能。

中国专利200720311321.9，公开日2008年10月8日，公开了一份名称为一种摆线钢球减速器，由输入部分和输出部分相啮合组成，其主要技术特点是在输入轴一端设有偏心轴，偏心轴上通过轴承设有动摆线盘，动摆线盘一端设有环形摆线槽轨道，摆线槽中心设有截面为凹形的贮油槽，动摆线盘的另一端面设有圆形钢球窝，钢球窝在动摆线盘上同一半径上均匀分布设置，输入轴和输出轴通过定摆线盘、动摆线盘和钢球相滚动链接。该实用新型结构简单，体积小，运转灵活，动力传递效率高，但由于该实用新型采用了单级K-H-V型少齿差传动的机构形式，其可实现的传动比较小，难以适用在机器人等装备低速运转的需求。

中国专利200820076990.7，公开日2009年1月28日，公开了一份名称为时时无回差传动二级精度钢球行星减速器，其包括输入偏心轴、端面有摆线封闭槽的中心盘、组合式行星盘、端面有摆线封闭槽的输出盘及机架，组合式行星盘端面有摆线封闭槽的行星盘、蝶形弹簧、销轴和端面有摆线封闭槽的行星盘组成。该实用新型解决了精密钢球行星减速器因啮合副磨损出现间隙，导致传动回差及啮合副热膨胀导致卡死等问题，可实现减速器的时时自动无回差传动，但由于该实用新型采用了NN型少齿差传动的机构形式，存在较大的封闭功率，传动效率较低，且组合式行星盘的加工精度与装配精度要求很高，传动运行时惯性力大，转臂轴承寿命低。

发明内容

本发明克服上述存在的缺陷，提供一种二级串联摆线钢球减速器，属于精密机械传动领域。该减速机采用二级串联的K-H-V型少齿差行星传动的基本结构，以中心盘和行星盘端面上的内、外摆线槽作为齿廓，以钢球作为中介体进行啮合传动，通过钢球与摆线槽的四点接触消除齿隙，同时配以无齿隙的十字钢球等速机构，具有结构简单、体积小、零齿隙、传动精度高、低冲击、传动比大的优点。

本发明采用如下技术方案：一种二级串联摆线钢球减速器，包括第一级输入轴、机壳I、十字盘I、行星盘I、钢球组、端盖I；第二级输入轴、端盖盘、行星盘II、十字盘II、中心盘、钢球组、第二级输出轴、机壳II、端盖II、预紧螺母。其特征是：第一级输入轴的偏心轴段上安装转臂轴承，转臂轴承与行星盘I连接；第二级输入轴既是第一级传动的输出轴，又是第二级传动的输入轴；第二级输入轴的偏心轴段上安装转臂轴承，转臂轴承与行星盘II连接；中心盘与第二级输出轴通过螺钉组连接；十字盘I在机壳I和行星盘I之间浮动，十字盘II在行星盘II与中心盘之间浮动；机壳I、端盖盘通过螺钉组与机壳II固连，且保证机壳I、端盖盘、机壳II同轴。

进一步地，所述的二级串联摆线钢球减速器行星盘I左端面上加工有锥形截面外摆线封闭槽，第二级输入轴右侧盘面上加工有锥形截面内摆线封闭槽，内、外摆线封闭槽之间安装有活动的钢球组；行星盘I右端面加工有一组锥形截面的水平槽，十字盘I左端面也加工有一组锥形截面的水平槽，两组水平槽之间安装有活动的钢球组，机壳I左端面加工有一组锥形截面的垂直槽，十字盘I右端面也加工有一组锥形截面的垂直槽，两组垂直槽之间安装有活动的钢球组；行星盘II右端面上加工有锥形截面外摆线封闭槽，端盖盘左侧盘面上加工有锥形截面内摆线封闭槽，内、外摆线封闭槽之间安装有活动的钢球组；行星盘II左端面加工有一组锥形截面的水平槽，十字盘II右端面也加工有一组锥形截面的水平槽，两组水平槽之间安装有活动的钢球组，中心盘右端面加工有一组锥形截面的垂直槽，十字盘II左端面也加工有一组锥形截面的垂直槽，两组垂直槽之间安装有活动的钢球组。

还包括，所述的二级减速器第一级输入轴右支承轴承采用内外圈轴向固定方式，输入轴左支承轴承采用内圈轴向固定、外圈轴向游动方式。二级减速器第二级输入轴右支承轴承采用内外圈轴向固定方式，输入轴左支承轴承采用内圈轴向固定、外圈轴向游动方式。机壳的左端内孔加工有螺纹，拧入预紧螺母固定输出轴左支承轴承，预紧螺母与机壳之间安装有止动垫圈。

采用以上技术方案后，本发明达到的有益效果是：

（1）二级串联摆线钢球减速器的啮合副为内、外摆线槽与钢球的四点啮合接触，当减速器正反转运行时，均可保证无齿隙传动，传动精度高，传动回差小于±4arc·min，且二级串联的传动形式易于实现较大的传动比，传动比可达100以上。

（2）二级串联摆线钢球减速器由于采用了二级串联的K-H-V型少齿差行星传动的机构形式，无封闭功率，因此传动效率较NN型传动要高，传动效率可达到80%以上。另外，行星盘、十字盘、端盖盘等之间通过水平槽、垂直槽、钢球构成了无齿隙的十字钢球等速机构，该机构中水平槽与竖直槽加工有一定的长度，可使钢球在槽中任意浮动以适应加工精度要求，因此减速器的零件加工精度与装配精度要求低；该机构中的钢球尺寸还不受偏心距大小的影响，承载能力较强。

（3）相比NN型传动，二级串联摆线钢球减速器采用二级串联结构，将质量较大的行星盘放置于二级传动的低速级，转速低、惯性力小；第一级、第二级的行星盘各自独立安装在不同的输入轴上，传动中对各自转臂轴承施加的载荷小，转臂轴承寿命高、不易失效。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图1的B-B剖面图；

图4为图1的C-C剖面图；

图5为图1的D-D剖面图；

图6为图1的E-E剖面图；

图7为图1的F-F剖面图；

图8为图1的G-G剖面图；

图9为图1的H-H剖面图；

图10为图1的I-I剖面图；

图1～图10中：

1—端盖II；2—唇型密封圈；3—第二级输出轴；4—螺钉组；

5—第二级输出轴右支承轴承；6—轴用弹性挡圈；7—第二级输入轴左支承轴承；

8—螺钉组；9—弹簧垫圈；10—中心盘；11—行星盘II；

12—螺钉组；13—弹簧垫圈；14—端盖盘；15—第二级输入轴；

16—行星盘I；17—十字盘I；18—机壳I；19—端盖I；

20—螺钉组；21—第一级输入轴；22—唇型密封圈；23—轴用弹性挡圈；

24—第一级输入轴右支承轴承；25—转臂轴承；26—轴用弹性挡圈；

27—第一级输入轴左支承轴承；28—轴用弹性挡圈；29—第二级输入轴右支承轴承；

30—轴用弹性挡圈；31—转臂轴承；32—平衡块；33—十字盘II；

34—螺钉组；35—弹簧垫圈；36—第二级输入轴；37—轴用弹性挡圈；

38—第二级输出轴左支承轴承；39—预紧螺母；40—止动垫圈；

41—垫圈；42—钢球组；43—钢球组；44—钢球组；

45—钢球组；46—钢球组；47—钢球组；48—机壳。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明一种实施例的具体结构，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1～图9所示的二级串联摆线钢球减速器。其工作原理为：动力由第一级输入轴（21）输入，第一级输入轴等速自转，并通过第一级输入轴上的转臂轴承（25）带动行星盘I（16）运动。十字盘I（17）左、右端面上的水平槽、垂直槽通过钢球组（43、44）与行星盘I（16）右端面水平槽、机壳I左端面竖直槽构成啮合副，使十字盘通过钢球与水平槽、竖直槽的啮合左右、上下滑动，从而组成十字钢球等速机构，行星盘I（16）通过十字钢球等速机构与机壳I（18）连接，因此行星盘I的自转运动被十字钢球等速机构约束，行星盘I仅随输入轴的自转作平动。与此同时，行星盘I左端面上的外摆线封闭槽通过钢球组（42）与第二级输入轴（15）右端面上的内摆线封闭槽啮合传动，推动第二级输入轴作低速自转，从而实现第一级传动。第二级输入轴既是第一级传动的输出轴，又是第二级传动的输入轴。第二级输入轴将动力传入第二级传动，并通过第二级输入轴上的转臂轴承（31）带动行星盘II（11）作公转运动，行星盘II右端面上的外摆线封闭槽通过钢球组（47）与端盖盘（14）左端面上的内摆线封闭槽啮合传动，反推行星盘II（11）作低速自转运动。十字盘II（33）左、右端面上的水平槽、垂直槽通过钢球组（45、46）与行星盘II（11）左端面水平槽、输出轴（1）右端面竖直槽构成啮合副，使十字盘通过钢球与水平槽、竖直槽的啮合左右、上下滑动，从而组成十字钢球等速机构，行星盘II（11）通过十字钢球等速机构与中心盘（10）连接，行星盘II（11）的低速自转通过十字钢球等速机构等速传递给中心盘（10），并由输出轴（3）输出，从而实现第二级传动。

本实例中机壳II（48）的左端内孔加工有螺纹，拧入预紧螺母（39）推动轴系零件作轴向移动，可消除各摆线槽与钢球组之间的齿隙，以及水平槽、垂直槽与钢球组之间的齿隙，保证无齿隙啮合与传动精度。同时，预紧螺母（39）与机壳II（48）之间安装有止动垫圈（40），防止预紧螺母（39）产生松动。第一级输入轴和第二级输入轴均采用右支承轴承（24、29）双向固定，左支承轴承（27、7）游动的支承结构，既能保证轴系零件的定位要求，又能满足消除齿隙过程中轴系零件的轴向移动要求。

Claims (4)

1.一种二级串联摆线钢球减速器，包括第一级输入轴（21）、机壳I（18）、十字盘I（17）、行星盘I（16）、钢球组（42、43、44）、端盖I（19）；第二级输入轴（15）、、端盖盘（14）、行星盘II（11）、十字盘II（33）、中心盘（10）、钢球组（45、46、47）、第二级输出轴（3）、机壳II（48）、端盖II（1）、预紧螺母（39）；其特征是：第一级输入轴（21）的偏心轴段上安装转臂轴承（25），转臂轴承（25）与行星盘I（16）连接；第二级输入轴（15）既是第一级传动的输出轴，又是第二级传动的输入轴；第二级输入轴（15）的偏心轴段上安装转臂轴承（31），转臂轴承（31）与行星盘II（11）连接；中心盘（10）与第二级输出轴（3）通过螺钉组（8）连接；十字盘I（17）在机壳I（18）和行星盘I（16）之间浮动，十字盘II（33）在行星盘II（11）与中心盘（10）之间浮动；机壳I（18）、端盖盘（14）通过螺钉组（12）与机壳II（48）固连，且保证机壳I（18）、端盖盘（14）、机壳II（48）同轴。

2.根据权利要求1所述的二级串联摆线钢球减速器，其特征是：行星盘I（16）左端面上加工有锥形截面外摆线封闭槽，第二级输入轴（15）右侧盘面上加工有锥形截面内摆线封闭槽，内、外摆线封闭槽之间安装有活动的钢球组（42）；行星盘I（16）右端面加工有一组锥形截面的水平槽，十字盘I（17）左端面也加工有一组锥形截面的水平槽，两组水平槽之间安装有活动的钢球组（43），机壳I（18）左端面加工有一组锥形截面的垂直槽，十字盘I（17）右端面也加工有一组锥形截面的垂直槽，两组垂直槽之间安装有活动的钢球组（44）；行星盘II（11）右端面上加工有锥形截面外摆线封闭槽，端盖盘（14）左侧盘面上加工有锥形截面内摆线封闭槽，内、外摆线封闭槽之间安装有活动的钢球组（47）；行星盘II（11）左端面加工有一组锥形截面的水平槽，十字盘II（33）右端面也加工有一组锥形截面的水平槽，两组水平槽之间安装有活动的钢球组（46），中心盘（10）右端面加工有一组锥形截面的垂直槽，十字盘II（33）左端面也加工有一组锥形截面的垂直槽，两组垂直槽之间安装有活动的钢球组（45）。

3.根据权利要求1所述的二级串联摆线钢球减速器，其特征是：所述的第一级输入轴（21）右支承轴承（24）采用内、外圈轴向固定的定位方式，第一级输入轴（21）左支承轴承（27）采用内圈轴向固定、外圈轴向游动的定位方式,第二级输入轴（15）右支承轴承（29）采用内、外圈轴向固定的定位方式，第二级输入轴（15）左支承轴承（7）采用内圈轴向固定、外圈轴向游动的定位方式。

4.根据权利要求1所述的二级串联摆线钢球减速器，其特征是：所述机壳II（48）的左端内孔加工有螺纹，拧入预紧螺母（39）固定输出轴（3）的左支承轴承（38），预紧螺母（39）与机壳II（48）之间安装有止动垫圈（40）。