CN105508543A - 一种无回差单级摆线锥齿减速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无回差单级摆线锥齿减速器，属于精密机械传动领域。它包括机壳、输入轴、偏心套、钢球组、端盖、锥形摆线轮、柱销、锥齿套、平衡块、十字盘、中心盘、输出轴、预紧螺母、支承轴承、轴承端盖。该减速器采用K-H-V型单级少齿差行星传动的基本结构，以锥形摆线轮上的外摆线锥形轮廓作为齿廓，与锥齿套啮合传动，通过施加预紧力来消除齿隙，同时配以无齿隙的浮动式钢球等速机构，具有结构简单、体积小、无回差、传动精度高、低冲击、传动比大的优点。

Description

一种无回差单级摆线锥齿减速器

技术领域

本发明涉及一种精密减速传动装置，可广泛应用于机器人、数控机床、航空、医疗器械、仪器仪表等领域。

背景技术

为了提高机器人等精密机械的传动精度，要求使用的减速传动装置具有结构紧凑、传动比大、齿隙小、无回差传动等特点，同时要求减速传动装置能在较长的时间内保持较高的往复定位精度。

常用的摆线针轮减速器由摆线针轮传动机构与孔销式等速机构组成，通过摆线齿轮与针轮啮合实现减速，并通过孔销式等速机构将减速运动等速输出。但常用摆线针轮减速器中摆线齿轮与针轮之间、孔销式等速机构的柱销与销孔之间不可避免存在齿隙，这些齿隙使减速器出现传动回差，无法用于精密机械传动。

为减小传动回差，必须通过结构与齿形改进消除齿隙。尤其是等速机构，由于其位于输出端，其齿隙对减速器整体回差影响较大，目前常见的改进方案主要针对等速机构进行。

中国专利号CN200810069737，公开日2008年10月8日，公开了一份名称为精密摆线针轮行星传动装置的专利文件，其包括机座、动力输入轴、设置两个偏心的偏心套、摆线轮I、摆线轮II、摆线轮柱销、动力输出轴、针齿盘I、针齿盘II和分别设置在针齿盘I以及针齿盘II上的两组针齿，摆线轮柱销一端固定设置在动力输出轴的法兰上，另一端插入摆线轮I和摆线轮II的等分销孔中构成销轴式输出机构，摆线轮I和针齿I啮合的齿廓面方向与摆线轮II和针齿II啮合的齿廓面方向相反。该专利所述的等速机构虽然能够消除或减小齿隙，但是对加工及装配精度要求高，且销轴是悬臂梁结构，易产生弹性变形，引起弹性回差。

中国专利号CN201320633087，公开日2014年3月12日，公开了一份名称为摆线钢球行星减速装置的专利文件，其轴承A、中心盘、行星盘和输出盘依次设在偏心输入轴上，中心盘与机架壳体固定连接，中心盘和行星盘相对应的端面上分别设有外摆线封闭槽和内摆线封闭槽，在外摆线和内摆线啮合区域设有若干个钢球A，行星盘和输出盘相对应的端面上分别设有封闭槽，封闭槽内设有钢球B，封闭槽大小与钢球B直径相匹配。该专利所述的等速机构可以实现无回差运动传递，不自锁，效率高，安全性能好，但由行星盘、钢球B和输出盘组成的等速机构对加工及装配精度要求很高；同时要求钢球B的直径约等于偏心距，球的直径较小，承载能力较差。

发明内容

本发明克服上述存在的缺陷，提供一种无回差单级摆线锥齿减速器。该减速器采用K-H-V型单级少齿差行星传动的基本结构，以锥形摆线轮上的外摆线轮廓作为齿廓，与锥齿套啮合传动，通过施加预紧力来消除齿隙，同时配以无齿隙的浮动式钢球等速机构，具有结构简单、体积小、无回差、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：一种无回差单级摆线锥齿减速器，包括机壳、输入轴、偏心套、钢球组、端盖、锥形摆线轮、柱销、锥齿套、平衡块、十字盘、中心盘、输出轴、预紧螺母。其特征是：输入轴通过过盈配合与偏心套固连，并通过转臂轴承与锥形摆线轮连接。输出轴通过螺钉组与中心盘固连。端盖通过螺钉组与机壳固连，输出轴端盖通过螺钉组与机壳固连。十字盘在中心盘与锥形摆线轮之间浮动。

进一步地，所述锥形摆线轮的轮缘是有锥度的外摆线轮廓。柱销右端旋入端盖，然后将锥形的锥齿套装入柱销。锥齿套的锥度与锥形摆线轮轮廓锥度相同。中心盘右端面加工有一组锥形截面的垂直槽，十字盘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。锥形摆线轮左端面加工有一组锥形截面的水平槽，十字盘右端面也加工有一组锥形截面的水平槽，两组水平槽之间也安装有活动的钢球组。

还包括，所述的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的左支承轴承，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）锥形摆线轮齿廓与锥齿套有相同的锥度，通过轴向预紧可消除齿隙，锥形摆线轮、十字盘、中心盘以及其间的钢球组构成浮动式钢球等速机构，该等速机构中，各盘上锥形截面的水平槽、垂直槽与钢球之间形成四点啮合接触。当减速器往复正反转工作时，均可保证无齿隙，该减速器能够实现很高的传动精度，回差小于±4arc·min。

（2）浮动式钢球等速机构中水平槽与竖直槽有一定的长度，钢球的位置可在槽中浮动以适应零件制造误差，加工精度要求低；该等速机构中钢球尺寸不受偏心距的影响，可自由确定钢球的尺寸，承载能力强。

（3）机壳的左端内孔加工有螺纹，拧入预紧螺母推动轴系零件移动，可消除初装配时残留的齿隙，保证传动精度。同时，预紧螺母与机壳之间安装有止动垫圈，防止预紧螺母产生松动。

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1～图3中：

1—输出轴端盖；2—毡圈油封；3—输出轴；

4—内六角圆柱头螺钉；5—止动垫圈；6—角接触球轴承；

7—深沟球轴承；8—深沟球轴承；9—中心盘；

10—内六角圆柱头螺钉；11—标准型弹簧垫圈；12—圆柱滚子轴承；

13—内六角圆柱头螺钉；14—端盖；15—内六角圆柱头螺钉；

16—深沟球轴承；17—输入轴；18—毡圈油封；

19—轴用弹性挡圈；20—输入轴端盖；21—锥形摆线轮；

22—柱销；23—锥齿套；24—十字盘；

25—平衡块；26—内六角圆柱头螺钉；27—轴用弹性挡圈；

28—轴用弹性挡圈；29—预紧螺母；30—垫圈；

31—机壳；32—钢球；33—钢球；

34—偏心套。

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3所示的无回差单级摆线锥齿减速器。动力由输入轴（17）输入，由于输入轴（17）通过过盈配合与偏心套（34）固连，因此输入轴（17）带动偏心套（34）一起自转，并通过偏心套（34）上的转臂轴承（12）带动锥形摆线轮（21）作公转运动。锥形摆线轮（21）与锥齿套（23）啮合，被反推作低速自转。十字盘（24）左、右端面上的水平槽、垂直槽通过钢球组（32、33）与行星盘（16）右端面水平槽、中心盘（9）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，从而组成浮动式钢球等速机构。通过浮动式钢球等速机构中钢球与垂直槽、水平槽的啮合作用，锥形摆线轮（21）的低速自转等速传递给中心盘（9），中心盘（9）通过螺钉与输出轴（3）固连，动力由输出轴（3）输出。

本实例中，锥形摆线轮（21）与锥齿套（23）都有锥度，并且锥度相同；浮动式钢球等速机构中各盘上锥形截面的水平槽、垂直槽与钢球形成四点啮合接触。上述结构保证了无齿隙啮合，从而实现减速器无回差传动。

本实例中，机壳（31）的左端内孔加工有螺纹，拧入预紧螺母（29）推动轴系零件作轴向移动，可消除锥形摆线轮（21）与锥形套（23）之间的齿隙，以及水平槽、垂直槽与钢球组（32、33）之间的齿隙，保证传动精度。同时，预紧螺母（29）与机壳（31）之间安装止动垫圈（5），防止预紧螺母（29）产生松动。输入轴（17）采用右支承轴承（16）双向固定，左支承轴承（7）游动的支承结构，既保证了轴系零件的定位，又能满足消除齿隙过程中轴系零件的轴向移动要求。

Claims (4)

1.一种无回差单级摆线锥齿减速器，包括机壳（31）、输入轴（17）、偏心套（34）、钢球组（32、33）、端盖（14）、锥形摆线轮（21）、柱销（22）、锥齿套（23）、平衡块（25）、十字盘（24）、中心盘（9）、输出轴（3）、预紧螺母（29），其特征是：输入轴（17）通过过盈配合与偏心套（34）固连，并通过转臂轴承（12）与锥形摆线轮（21）连接,输出轴（3）通过螺钉组（26）与中心盘（9）固连，端盖（14）通过螺钉组（13）与机壳固连，输出轴端盖（1）通过螺钉组（4）与机壳（31）固连，十字盘（24）在中心盘（9）与锥形摆线轮（21）之间浮动。

2.根据权利要求1所述的无回差单级摆线锥齿减速器，其特征是：所述锥形摆线轮（21）的轮缘是有锥度的外摆线轮廓，柱销（22）右端旋入端盖（14），然后将锥齿套（23）装入柱销，锥齿套的锥度与锥形摆线轮轮廓锥度相同，中心盘（9）右端面加工有一组锥形截面的垂直槽，十字盘（24）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（32），锥形摆线轮（21）左端面加工有一组锥形截面的水平槽，十字盘（24）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（33）。

3.根据权利要求1所述的无回差单级摆线锥齿减速器，其特征是：所述输入轴（17）右支承轴承（16）采用内外圈轴向固定方式，输入轴左支承轴承（7）采用内圈轴向固定、外圈轴向游动方式。

4.根据权利要求1所述的无回差单级摆线锥齿减速器，其特征是：所述机壳（31）的左端内孔加工有螺纹，拧入预紧螺母（29）固定输出轴（3）的左支承轴承（6），预紧螺母（29）与机壳之间安装有止动垫圈（5）。