CN106090140B - 弹性无回差3z行星减速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弹性无回差3Z行星减速器，包括：中心太阳轮、行星轮、行星轮轴、行星架、固定内齿轮、转动内齿轮、轴承；其特征是在行星轮轴和孔的配合位置，太阳轮轴和孔的配合位置增加一层弹性材料，调整其中一个行星轮使它和太阳轮之间的中心距小于理论值，再通过将中心太阳轮在固定内齿轮外壳上偏心放置，使相应的行星轮和固定内齿轮之间的中心距大于理论值，通过弹性材料变形使中心太阳轮、相应的行星轮、固定内齿轮和转动内齿轮之间紧密啮合没有侧隙。

Description

弹性无回差3Z行星减速器
技术领域
本发明属于齿轮技术领域，具体的说涉及3Z(Ⅱ)型行星减速器。
背景技术
现有的3Z型行星减速器与其他类型的行星减速器相比，具有传动比范围大、结构紧凑、传动效率高、运动平稳、体积小等优点。但存在回程误差大、传动精度低等缺点，在一些重要设备和精密仪器中的使用受到限制，例如现在的机器人关节减速器基本上都采用RV减速器和谐波减速器。RV减速器和谐波减速器的制造技术又被外国垄断，限制了我国机器人产业的发展。因此十分有必要设计一款传动比范围大、结构紧凑、传动效率高、传动平稳、体积小、制造成本低的高精度减速器。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足之处，提出一种结构简单紧凑、无回差、传动比大、传动效率高、传动平稳、体积小的一种弹性无回差3Z行星减速器，以期能在一定程度上减小和RV减速器、谐波减速器的差距，从而提高减速器的传动精度，减少回程误差。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明一种弹性无回差3Z行星减速器，包括：三个行星轮、中心太阳轮、固定内齿轮、转动内齿轮、行星轮轴、行星架；支承在机壳上的中心太阳轮同时与三个行星轮相啮合，所述三个行星轮又同时与固定内齿轮和转动内齿轮相啮合，并以转动内齿轮输出，其特点是：
令所述中心太阳轮在固定内齿轮外壳上为偏心放置，且偏心距为e；在所述中心太阳轮与固定内齿轮齿顶距离最短的方向上安装有任意一个行星轮；
在所述中心太阳轮和轴承之间设置有第一弹性原件；
在所述行星轮轴和行星架的内孔之间设置有第二弹性原件；
调整相应的行星轮与和中心太阳轮之间的第一中心距，使得调整后的第一中心距小于计算中心距；且调整相应的行星轮与所述固定内齿轮和转动内齿轮之间的第二中心距，使得调整后的第二中心距大于计算中心距；
以所述第一弹性原件的变形来消除相应调整的行星轮与中心太阳轮之间的齿侧间隙；以所述第二弹性原件的变形来消除相应调整的行星轮与所述固定内齿轮和转动内齿轮之间的齿侧间隙。
本发明所述的一种弹性无回差3Z行星减速器的特点也在于，
令所述中心太阳轮为正变位或令所述固定内齿轮和转动内齿轮为负变位。
所述第一弹性原件和第二弹性原件的结构为套筒形状；
在所述第一弹性原件和第二弹性原件的上端面开设有若干个上圆形槽、下端面开设有若干个下圆形槽，且所述若干个上圆形槽和下圆形槽之间为交错设置；
在所述第一弹性原件和第二弹性原件的上端面开设有上十字槽、下端面开设有下十字槽，且所述上十字槽和下十字槽之间也为交错设置。
所述第一弹性原件和第二弹性原件采用65Mn材料。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明通过调整行星轮与和中心太阳轮之间的中心距使之小于计算中心距，并调整相应行星轮与固定内齿轮和转动内齿轮之间的中心距使之大于计算中心距；以弹性原件的变形来消除齿轮啮合时的齿侧间隙，从而消除了齿轮传动中的回程误差，提高了传动精度，降低了对齿轮精度的要求。
2、本发明弹性材料具有缓冲作用减少了齿轮传动过程中的冲击，提高了齿轮和轴承的寿命。
3、本发明行星架圆周方向上均布三个行星轮，行星轮轴处的弹性材料变形，使每个行星轮的受力更趋于均匀，起到一定的均载作用。
4、本发明弹性原件设计了一种新型的结构，材料可以选用65Mn，具有弹性变形小、刚度高、非线性等特点，非常符合结构中对弹性原件的性能要求。
5、本发明采用中心太阳轮正变位可以改变中心太阳轮和行星轮之间的中心距，作为上述中心距调整中的补充调整，减小了需要调整的中心太阳轮在固定内齿轮外壳上的偏心距e。同理可采用固定内齿轮和转动内齿轮为负变位。
6、本发明整套装置具有结构简单、工艺性好、成本低，主要用于高性能高精度行星齿轮减速器，消除了齿轮传动中的回程误差。
附图说明
图1是本发明的装配图；
图2是本发明的内部结构示意图；
图3是本发明的爆炸视图；
图4是本发明的传动原理图；
图5是本发明的传动图1；
图6是本发明的传动图2；
图7是本发明的行星架装配图；
图8是本发明的弹性原件结构示意图；
图9是本发明的固定内齿轮图；
图10是本发明的转动内齿轮图；
图11是本发明的外形正视图；
图12是本发明的外形侧视图；
图中标号：1、行星轮；2、行星轮轴；3、第二弹性原件；4、深沟球轴承；5、中心太阳轮；6、第一弹性原件；7、固定内齿轮；8、行星架；9、固定法兰；10、圆柱交叉滚子轴承；11、行星轮衬套12、转动内齿轮13、滚针轴承14、深沟球轴承15、行星架装配图16、固定内齿轮的齿圈17、转动内齿轮的齿圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
一种弹性无回差3Z行星减速器，包括：三个行星轮、中心太阳轮5、固定内齿轮7、转动内齿轮12、行星轮轴2、行星架8、轴承；由轴承支承在机壳上的中心太阳轮5同时与三个行星轮相啮合使其转动，三个行星轮又同时与固定内齿轮7和转动内齿轮12保持内啮合，最后带动内齿轮12转动并输出转速转矩，其中，参见图1，为3Z(Ⅱ)型行星减速器原理图，参见图2和图3，公共行星轮1既要和中心太阳轮5啮合，同时又要与固定内齿轮7和转动内齿轮12相啮合。参见图4、图5和图6，运动由中心太阳轮5输入，中心太阳轮5由轴承支撑连接在固定内齿轮7和转动内齿轮12外壳上，三个行星轮通过行星轮轴2均布在行星架8上，转动内齿轮12通过圆柱交叉滚子轴承10和固定法兰9相连，固定法兰9通过螺栓和固定内齿轮7外壳相连，中心太阳轮5同时与三个行星轮外啮合使行星轮运动，固定内齿轮7、转动内齿轮12和三个行星轮同时保持内啮合，且两对内啮合有相同的中心距，两个内齿轮的齿数相差较小，需依靠齿轮变位来实现这种差别，并由转动内齿轮12的外壳输出运动；
参见图4，令中心太阳轮5在固定内齿轮和转动内齿轮外壳上为偏心放置，固定内齿轮参见图9，转动内齿轮参见图10。且偏心距为e，在中心太阳轮5齿顶与固定内齿轮7齿顶距离最短的方向上安装有任意一个行星轮1。
参见图6，中心太阳轮5和轴承4之间设置有第二弹性原件3；参见图7，行星轮轴2和行星架8的内孔之间设置有第一弹性原件6；根据实际情况弹性原件也可设置在行星架轴承孔内。
参见图7，行星轮装配体由三个行星轮、三个行星轮轴和三个第一弹性原件组成，三个行星轮通过行星轮轴2均布在行星架8上。
调整相应的行星轮1与中心太阳轮5之间的第一中心距，使得调整后的第一中心距小于计算中心距；且调整相应的行星轮1与固定内齿轮7、转动内齿轮12之间的第二中心距，使调整后的第二中心距大于计算中心距；且固定内齿轮7中心、中心太阳轮5中心、相应的行星轮中心在同一条直线上。
以第一弹性原件6的变形来消除相应调整的行星轮1与中心太阳轮5之间的齿侧间隙；以第二弹性原件3的变形来消除相应调整的行星轮1与所述固定内齿轮7和转动内齿轮12之间的齿侧间隙；
令中心太阳轮5为正变位或令固定内齿轮7和转动内齿轮12为负变位作为上述中心距调整中的补充调整，减小了需要调整的偏心距e；
参见图8，第一弹性原件6和第二弹性原件3的结构为套筒形状，第一弹性原件6和第二弹性原件3的上端面开设有若干个上圆形槽、下端面开设有若干个下圆形槽，且若干个上圆形槽和下圆形槽之间为交错设置；
在第一弹性原件6和第二弹性原件3的上端面开设有上十字槽、下端面开设有下十字槽，且上十字槽和下十字槽之间也为交错设置；
由于第一弹性原件6和第二弹性原件3具有特殊结构材料可以选用65Mn，使第一弹性原件和第二弹性原件具有弹性变形小、刚度高、非线性等特点，非常符合结构中对弹性原件的性能要求。
参见图9，固定内齿轮外形整体上是一个盘类形状，在盘的内表面一侧加工有齿轮，盘的外表面是减速器外壳的一半。
参见图10，转动内齿轮外形整体上也是一个盘类形状，在盘的内表面一侧加工有齿轮，盘的外表面通过圆柱滚子交叉轴承和固定法兰组成减速器外壳的另一半。
参见图11，弹性无回差3Z行星减速器外形图，在实际工作中固定内齿轮与机架相连，可以从图中看到设置的连接孔。
参见图12，弹性无回差3Z行星减速器外形图侧视图。
综上所述，本方案通过中心距的调整、偏心距e的设置、弹性原件的设计和齿轮参数的合理选用，本方案提高了行星减速器的传动精度，消除了齿轮传动中的回程误差，降低了对齿轮精度的要求；弹性原件的缓冲作用，减少了齿轮传动过程中的冲击，提高了齿轮和轴承的寿命；行星轮轴处的弹性原件的变形起到一定的均载作用，从而具有结构简单、工艺性好、成本低的优点，主要用于高性能行星齿轮减速器。
减速器的传动比可用式(1)计算：
式(1)中，Z1：中心太阳轮；Z2：行星轮；Z3：固定内齿轮；Z4：转动内齿轮；
当取齿数Z1＝Z2＝17，Z3＝52，Z4＝51时，可得传动比iAB＝-207，负号表示输入轴A和输出轴B转向相反。当取齿数Z1＝Z2＝17，Z3＝51，Z4＝52时，可得传动比iAB＝207，这时输入轴A和输出轴B转向相同。

Claims (4)

1.一种弹性无回差3Z行星减速器，包括：三个行星轮、中心太阳轮(5)、固定内齿轮(7)、转动内齿轮(12)、行星轮轴(2)、行星架(8)；支承在机壳上的中心太阳轮(5)同时与三个行星轮相啮合，所述三个行星轮又同时与固定内齿轮(7)和转动内齿轮(12)相啮合，并以转动内齿轮(12)输出，其特征是：
令所述中心太阳轮(5)在固定内齿轮外壳上为偏心放置，且偏心距为e；在所述中心太阳轮(5)与固定内齿轮(7)齿顶距离最短的方向上安装有任意一个行星轮(1)；
在所述中心太阳轮(5)和轴承(4)之间设置有第一弹性原件(6)；
在所述行星轮轴(2)和行星架(8)的内孔之间设置有第二弹性原件(3)；
调整相应的行星轮(1)与中心太阳轮(5)之间的第一中心距，使得调整后的第一中心距小于计算中心距；且调整相应的行星轮(1)与所述固定内齿轮(7)和转动内齿轮(12)之间的第二中心距，使得调整后的第二中心距大于计算中心距；
以所述第一弹性原件(6)的变形来消除相应调整的行星轮(1)与中心太阳轮(5)之间的齿侧间隙；以所述第二弹性原件(3)的变形来消除相应调整的行星轮(1)与所述固定内齿轮(7)和转动内齿轮(12)之间的齿侧间隙。
2.根据权利要求1所述的一种弹性无回差3Z行星减速器，其特征是，令所述中心太阳轮(5)为正变位或令所述固定内齿轮(7)和转动内齿轮(12)为负变位。
3.根据权利要求1所述的一种弹性无回差3Z行星减速器，其特征是：所述第一弹性原件(6)和第二弹性原件(3)的结构为套筒形状；
在所述第一弹性原件(6)和第二弹性原件(3)的上端面开设有若干个上圆形槽、下端面开设有若干个下圆形槽，且所述若干个上圆形槽和下圆形槽之间为交错设置；
在所述第一弹性原件(6)和第二弹性原件(3)的上端面开设有上十字槽、下端面开设有下十字槽，且所述上十字槽和下十字槽之间也为交错设置。
4.根据权利要求1或3所述的一种弹性无回差3Z行星减速器，其特征是，所述第一弹性原件(6)和第二弹性原件(3)采用65Mn材料。
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