CN108443447B - 一种高强度高效率球面运动副杠杆驱动减速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于杠杆原理的球面运动副杠杆驱动减速器，包括偏心轴、驱动杠杆、四爪。减速器通过四根偏心轴带动四根球面运动副杠杆摆动，利用四爪机构通过四根杠杆驱动两个侧齿轮转动。本发明巧妙运用杠杆原理，设计出一种高强度高效率球面运动副杠杆驱动机构,其中心轴线处设有4个球面副，每个球面副中心设有一个圆球，在相邻的两瓣之间设置有支撑杆，支撑杆指向圆球并与球面接触，同一圆球的支撑杆在外部连在一起，组成一个支撑杆构件。本发明解决了现有减速器驱动机构驱动力不足、效率不高、寿命不长的缺点。

Description

一种高强度高效率球面运动副杠杆驱动减速器

技术领域

本发明涉及齿轮传动领域，是应用于少齿差减速器中的一种以杠杆为驱动原理的，具有高强度、高效率、长寿命的球面运动副杠杆驱动减速器。

背景技术

行星齿轮减速器中，行星齿轮要参与两个运动，一个是自传，另外一个是公转。少齿差行星齿轮减速器的行星轮齿数与中心轮相差较少，因此其公转半径较小，公转与自传中心很近。在如此近的距离上设置两个转动副是很困难的，一般只能用曲轴或称曲柄完成。即把两个转动副设置在不同的平面上，两个转动中心互相错开一段距离，形成一个曲轴，曲轴外面套上轴承。目前用于少齿差行星齿轮减速器的动力驱动机构就是采用的这种结构形式。由于少齿差行星齿轮减速器中驱动器的工作特点是转速高，负载大，因而曲轴外面的轴承很容易损坏，该问题是提高减速器承载能力和延长寿命的瓶颈。同时由于工作在高速和重载的条件下，其能量损失也较大，这种能量损失也降低了减速器的工作效率。为了克服这些问题，我们提出采用杠杆驱动，来代替曲轴，用球面副代替曲轴上面的轴承，用以避开轴承容易损坏等问题。同时我们提出把球面副和杠杆的结构进行特殊的设计，即把杠杆设置在球面副外面，把球面副设置在杠杆里面。这种结构可以使杠杆的承载能力大幅度的提高，用以代替目前广泛使用的曲轴和轴承的组合，达到承载能力大，传动效率高，使用寿命长的目的。

发明内容

本发明解决的一个技术问题是：克服现有的曲轴和轴承的驱动方案，提出一种新型球面运动副杠杆驱动减速器，该驱动机构使用杠杆原理，可以用一个很小的力驱动一个很重的负载，解决驱动力不足的缺点。

本发明解决的另一个技术问题是：克服曲轴外面的轴承很容易损坏，提高减速器承载能力和延长减速器寿命。

为了解决上述问题，本发明提供一种高强度高效率球面运动副杠杆驱动减速器，包括杠杆球面副驱动装置、主动齿轮、空心偏心轴、四爪、中心齿轮、两侧齿轮，其中，

所述的杠杆驱动装置包括四根驱动杠杆，每根驱动杠杆包括一根杠杆、四个圆球，四个圆环；

考虑到杠杆机构可以获得很大的机械利益，或者说，用一个很小的力就可以驱动一个很重的负载，因此，用杠杆代替曲轴；

另外，在驱动负载的过程中，杠杆与机架间需要转动，同时杠杆与负载物体间也会相对转动。因此在相对转动的位置，应该设置有运动副。球面副属于面接触，具有接触应力低、承载能力高的优点，因此在相对转动的位置设置球面副；

本杠杆驱动装置中，球面副的形成有两种方案：一种是杠杆穿过圆球，在球面副内侧，另一种是杠杆包容圆球，在球面副外侧。在第一种方案下，为了减小摩擦，圆球的直径不能太大，杠杆的尺寸又会受圆球大小的影响，迫使杠杆的直径减小，导致杠杆的弯曲强度降低。第二种方案，把杠杆设置在球面副以外，把机架通过不同的支撑穿过杠杆，连接到中间的球或球面上，这样，可以使杠杆的尺寸和形状不受球面大小的限制，从而可以通过增大杠杆的尺寸来增加杠杆的弯曲强度。因此，采用杠杆在球面副外的方案。

如0006所述的每根杠杆驱动装置上的圆环结构通过支撑杆和圆球配合形成球面副；

在主动齿轮一边的圆环的外侧用来和空心曲轴内孔配合；

在两侧齿轮一边的圆环外侧和四爪内孔配合；

如0011所述，空心偏心轴套在杠杆驱动装置的圆环上，通过偏心轴的转动带动杠杆的摆动；

如0012所述，四爪机构套在杠杆机构的圆环外，杠杆的摆动带动圆环转动，从而使四爪转动。

四个四爪结构两两分别对应于内外两侧齿轮，杠杆按照设计的摆动规律带动四爪摆动，从而实现两侧齿轮的转动。

附图说明

图1本发明中杠杆机构中的杆结构示意图；

图2本发明杠杆机构中的圆环结构示意图；

图3本发明中的从动轮结构示意图；

图4本发明中的曲轴结构示意图；

图5本发明杠杆机构中的圆球结构示意图；

图6本发明中的四爪结构示意图；

图7本发明中的中心齿轮结构示意图；

图8本发明中的杠杆装配整体示意图；

图9本发明的总体装配示意图；

其中：

1：杠杆；2：圆环；3：从动侧轮；4：曲轴；5：圆球；6：四爪；7：中心齿轮；

8：杠杆机构装配体；9：主动轮。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

参见图1、2、5、8介绍高强度高效率球面运动副杠杆驱动减速器中的驱动杠杆机构，该驱动杠杆机构包括三种零部件：杆1、圆环2、圆球5，其具体实例如图8所示，组成该机构的杠杆1延伸到球面副以外，把机架通过不同的支撑穿过杠杆，连接到中间的球或球面上。该机构的杠杆由4瓣组成，杠杆中心轴线处设有3个球面副，每个球面副中心设有一个圆球5，在相邻的两瓣之间设置有支撑杆，支撑杆指向圆球并与球面接触，同一圆球的支撑杆在外部连在一起，组成一个支撑杆构件。该实例的组成构件杠杆、圆球、支撑杆所采用的连接方式是3者互相分离，成为3个构件，此时构件圆球可以自由转动，属于冗余自由度，对整个机构的运动没有影响。

参见图4、9，介绍本发明的中曲轴和驱动杠杆的连接方式和传动方式，曲轴4的空心轴端和驱动杠杆的圆环2相配合。主动齿轮带动曲轴转动，曲轴通过圆环带动杠杆此端绕球面副转动，从而使杠杆在宏观上摆动。

参见图3、6、9，介绍本发明中从动侧齿轮的运动方式，四爪构件6套在杠杆机构8的圆环2外，杠杆的摆动带动圆环转动，从而使四爪转动一定角度。四个四爪结构两两分别对应于内外两侧齿轮，四根杠杆按照设计的摆动规律分别带动四爪摆动，从而实现两侧齿轮3的转动。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高强度高效率球面运动副杠杆驱动减速器，包括主动齿轮、空心偏心轴、杠杆球面副驱动装置、四爪、中心齿轮、两侧齿轮，其特征在于：

减速器通过四根偏心轴带动四根球面运动副杠杆摆动，利用四爪机构通过四根杠杆驱动两侧齿轮转动。

2.根据权利要求1所述的高强度高效率球面运动副杠杆驱动减速器，所述偏心轴空心端套在杠杆驱动装置的圆环上，通过偏心轴的转动带动杠杆的摆动。

3.根据权利要求2所述的高强度高效率球面运动副杠杆驱动减速器，所述杠杆驱动装置 特征是所述的杠杆由4瓣组成，其中心轴线处设有4个球面副，每个球面副中心设有一个圆球，在相邻的两瓣之间设置有支撑杆，支撑杆指向圆球并与球面接触，同一圆球的支撑杆在外部连在一起，组成一个支撑杆构件。

4.根据权利要求1所述的高强度高效率球面运动副杠杆驱动减速器，所述四爪机构总共有四个，四爪机构套在杠杆驱动装置 的圆环外，两两分别对应于内外两侧齿轮，杠杆按照设计的摆动规律带动四爪摆动，从而实现两侧齿轮的转动。

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