CN105689809A - 摆线类精密减速器内齿轮插刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了摆线类精密减速器内齿轮插刀，属于插刀技术领域，包括刀体和均布于刀体外圆周表面上的刀齿，所述刀体中心设置有安装孔，所述刀齿的齿廓由内齿轮圆弧包容槽包络形成。本发明针对现有的双圆弧包容槽结构，提出其齿廓由内齿轮圆弧包容槽包络而成的新型插刀，提高内齿轮的加工精度，保证减速器的传动精度，从而为摆线类精密减速器内齿轮提供了专用刀具，解决了现有技术由于无专用刀具存在的加工效率低、质量差和成本高的问题，使双圆弧包容槽结构的广泛应用成为可能，具有较高的商业价值。

Description

摆线类精密减速器内齿轮插刀

技术领域

本发明属于插刀技术领域，涉及一种摆线类精密减速器内齿轮插刀，可以用展成法加工特殊齿形的内齿轮。

背景技术

摆线类精密减速器作为精密传动减速器，在航空航天、医疗器械、机器人技术中广泛应用。摆线啮合副由针齿与摆线轮内啮合构成，是摆线类精密减速器传动过程中保证证传动精度的重要环节。针齿作为啮合副中的一个齿，通常可通过半埋齿结构将针齿半埋在内齿轮的销孔内。这种结构虽解决了针齿弯曲变形的结构，但是现有加工精度不能完全保证销孔内径与针齿销外径的一致性，通常销孔内径会大于针齿销外径，针齿销与内齿轮销孔存在间隙并且产生单线接触，由此部分误差造成的回差不易控制，且单线接触不利于针齿销绕其中心轴线旋转，使针齿销与摆线轮间存在滑动摩擦，导致温升增加，传动效率降低。

国内纷纷对内齿轮半埋齿结构进行改进，相应提出了安装针齿销的双圆弧型间断型包容槽。针齿销与内齿轮包容槽内壁双线接触，因此定位准确，增大了弯曲强度，提高了承载能力，同时接触线的增多，有利于发挥误差均化效应，提高传动精度。国内虽对内齿轮进行了结构改进，提出双圆弧包容槽结构，但双圆弧包容槽相对于半埋齿结构复杂。现有条件下，无专用工具加工，加工效率低且精度不高，同时表面粗糙，很难满足精密减速器的要求。

针对上述问题，有必要提出一种专用加工刀具，提高加工效率与加工质量，降低加工难度和制造成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种摆线类精密减速器内齿轮插刀，可降低加工难度和制造成本，同时提高加工效率和质量，以解决现有技术由于无专用刀具存在的加工效率低、质量差和成本高的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

摆线类精密减速器内齿轮插刀，包括刀体和均布于刀体外圆周表面上的刀齿，所述刀体中心设置有安装孔，所述刀齿的齿廓由内齿轮圆弧包容槽包络形成。

进一步，所述刀齿的齿顶后角为4°～8°。

进一步，所述刀齿的齿顶前角为5°～12°。

进一步，所述刀体呈盘形或碗形或锥柄形。

本发明的有益效果是：

本发明针对现有的双圆弧包容槽结构，提出其齿廓由内齿轮圆弧包容槽包络而成的新型插刀，提高内齿轮的加工精度，保证摆线类精密减速器传动精度，从而为摆线类精密减速器内齿轮提供了专用刀具，解决了现有技术由于无专用刀具存在的加工效率低、质量差和成本高的问题，使双圆弧包容槽结构的广泛应用成为可能。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为发明的摆线类精密减速器内齿轮插刀的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为插刀齿廓的放大图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

图1为本发明结构示意图，图2为图1的剖视图，图3为插刀齿廓的放大图。本实施例的摆线类精密减速器内齿轮插刀为盘形插刀，当然也可以是碗形或锥柄形，如图所示，其主要包括刀体1和均布于刀体1外圆周表面上的刀齿2，在刀体1中心设置有安装孔3，刀齿的齿顶后角α为4°～8°、齿顶前角γ为5°～12°，本实施例中，齿顶后角α取6°，齿顶前角γ为4°，特别的，本实施例的刀齿的齿廓4由内齿轮圆弧包容槽包络形成，齿廓设计过程包括以下步骤：

1)获取内齿轮曲线方程：

摆线内齿轮齿数Z₁、针齿分布圆半径R_z，针齿半径为r_z，包容槽圆弧半径r_n与针齿销半径r_z满足λ＝r_n/r_z，λ＝1.04～1.1，包容槽的曲线的一支的方程Γ1为：

其中u为曲线参数角；

2)确定插刀基本参数：

在本实施列中，插刀与内齿轮做展成运动，相当于内啮合式直齿轮啮合，插刀齿数取z₂(≤z₁-18)，传动比内齿轮与插刀绕各自轴线回转角度为θ₁,θ₂，

本实施例中，内齿轮的瞬心线半径等于针齿分布圆半径R_z，插刀节圆直径插刀坐标中心与内齿轮的中心距

3)啮合方程：

根据齿轮啮合原理运动学方法，啮合方程为：

$\mathrm{\φ}(u,{\mathrm{\θ}}_1)=n_1\·v_1^{\left(12\right)}=0$

其中n₁为圆弧包容槽啮合点处法线方程，为啮合点处插刀齿廓与圆弧包容槽的相对速度矢量：

$n_1=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\λ}{r}_{z}cos\[u\]\\ \mathrm{\λ}{r}_{z}sin\[u\]\end{array}\right.$

$v_1^{\left(12\right)}=v_1^{\left(1\right)}-v_1^{\left(2\right)}=({\mathrm{\ω}}^{\left(1\right)}-{\mathrm{\ω}}^{\left(2\right)})\×{\mathrm{\Γ}}^{\left(1\right)}+{\mathrm{\ω}}^{\left(2\right)}\×a$

根据曲线共轭原理得到啮合函数：

$\mathrm{\φ}(u,{\mathrm{\θ}}_1)=u-\arccos \[cos\[u\]-\frac{(\mathrm{\λ}-1)r_z(cos\[u\]-sin\[u\])}{\sqrt{2}{R}_z}\]-{\mathrm{\θ}}_1=0$

4)齿廓方程：

由内齿轮坐标到插刀的坐标变换：

$M_{21}=\left(\begin{array}{ccc}\cos \[{\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2\]& -\sin \[{\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2\]& -a\sin \[{\mathrm{\θ}}_2\]\\ \sin \[{\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2\]& \cos \[{\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2\]& -a\cos \[{\mathrm{\θ}}_2\]\\ 0& 0& 1\end{array}\right)$

齿刀基本齿廓方程Γ₂：

Γ₂＝M₂₁·Γ₁

将啮合函数带入齿廓方程得到插刀的齿廓方程的一般表达式：

其中

此曲线方程即为插刀基本齿廓的一侧，同理可得另一侧的表达式为：

本实施例中，齿根圆与刀具齿廓间取半径为ρ(0.2≤ρ≤0.5)的过渡圆角，插刀齿根圆半径

本发明针对现有摆线类精密减速器所具有的双圆弧包容槽结构，提出一种齿廓由内齿轮圆弧包容槽包络而成的新型插刀，可大幅提高内齿轮的加工精度和效率，进而提高内齿轮与针齿的配合精度，从而保证摆线类精密减速器传动精度，利于减少噪音与震动，延长减速器的使用寿命，实现为摆线类精密减速器内齿轮提供专用加工刀具的设计目的，解决现有技术由于无专用刀具存在的加工效率低、质量差和成本高的问题，促进双圆弧包容槽结构的摆线类精密减速器在航空航天、医疗器械、机器人领域的广泛应用，在一定程度上也可促进传动技术的发展。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.摆线类精密减速器内齿轮插刀，包括刀体和均布于刀体外圆周表面上的刀齿，所述刀体中心设置有安装孔，其特征在于：所述刀齿的齿廓由内齿轮圆弧包容槽包络形成。

2.根据权利要求1所述的摆线类精密减速器内齿轮插刀，其特征在于：所述刀齿的齿顶后角为4°～8°。

3.根据权利要求1所述的摆线类精密减速器内齿轮插刀，其特征在于：所述刀齿的齿顶前角为5°～12°。

4.根据权利要求1摆线类精密减速器内齿轮插刀，其特征在于：所述刀体呈盘形或碗形或锥柄形。