CN108468776A - 减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及齿轮传动领域，特别涉及减速装置。该减速装置主要由支撑在输出轴、传递轴支撑盘中心孔中的输入曲轴，支撑在输入曲轴曲柄上的齿轮、被支撑在齿圈壳体齿圈左右二端主轴承内环的输出轴、传递轴支撑盘、与传递轴支撑盘接触的传递轴固定盘及传递轴构成，所述齿轮与齿圈啮合的齿形曲线为圆的一部分并设定该部分圆的半径为r又设定齿轮齿根与齿圈齿根有使其不干涉的间隙。调整所有传递轴的右端面的位置，方便调节两端主轴承的游隙。通过顶丝调整输入曲轴轴承间的游隙。当输入曲轴以角速度w_入旋转，输入曲轴上的曲柄推动齿轮平动，与齿圈啮合的齿轮以角速度w_出自转，通过传递轴将齿轮的自转转换成输出轴的旋转。

Description

减速装置

技术领域

本发明涉及齿轮传动领域，特别是涉及减速装置。

背景技术

公开号为CN106122411A的中国发明专利申请给出了全齿啮合传动方法，但是采用多个滚轴与齿圈啮合，结构部件非常多，安装复杂，精度控制非常难。而且，将其应用到高精度减速机中，支撑输入曲轴的锥轴承及支撑输出轴的主轴承游隙的调整用垫调整，给装配带来困难。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供减速装置，解决现有机械传动结构零件多、转配复杂的问题，以及减速机游隙控制调整困难的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种减速装置，主要由支撑在输出轴、传递轴支撑盘中心孔中的输入曲轴，支撑在输入曲轴曲柄上的齿轮、被支撑在齿圈壳体齿圈左右二端主轴承内环的输出轴、传递轴支撑盘、与传递轴支撑盘接触的传递轴固定盘及传递轴构成，所述齿轮与齿圈啮合的齿形曲线为圆的一部分并设定该部分圆的半径为r又设定齿轮齿根与齿圈齿根有使其不干涉的间隙。

在一些实施例中，优选为，所述输入曲轴曲柄中心线与输入曲轴旋转的中心线距离为r。

在一些实施例中，优选为，所述与齿轮啮合的齿圈的齿形曲线为当输入曲轴以角速度W_入旋转齿轮平动并以角速度W_出自转形成的包络线。

在一些实施例中，优选为，所述输出轴右端面设定一圆φ，在φ圆周上均匀分布与传递轴数量相同的可安装传递轴的孔，与之对应的输出轴左端面加工有安装紧固传递轴螺栓的台阶孔。

在一些实施例中，优选为，当传递轴被螺栓紧固到输出轴右端φ圆周上均匀分布的孔中时所有传递轴右端面在同一平面上，该平面又平行于输出轴的右端面。

在一些实施例中，优选为，在传递轴支撑盘端面φ圆周上均匀分布可穿入传递轴的孔。

在一些实施例中，优选为，所述传递轴固定盘右端面φ圆周上均匀分布可插入螺栓的台阶孔，对应传递轴固定盘中心孔的圆周D上均匀分布数个安装顶丝的螺纹孔并可通过顶丝调整支撑输入曲轴的轴承游隙。

在一些实施例中，优选为，所述传递轴的二端加工有螺纹孔。

在一些实施例中，优选为，所述输出轴、传递轴支撑盘、传递轴固定盘、传递轴可被螺栓紧固成一整体并通过传递轴右端面的位置控制安装在齿圈壳体上二个主轴承的游隙。

(三)有益效果

本发明提供的技术方案提供一种全新的齿轮结构，该齿轮结构中齿轮和齿圈啮合的齿形曲线为圆的一部分，齿轮的齿根和齿圈的齿根之间存在间隙，使其之间不干涉。

另一方面，减速装置由支撑在输出轴、传递轴支撑盘中心孔中的输入曲轴，支撑在输入曲轴曲柄上的齿轮、被支撑在齿圈壳体齿圈左右二端主轴承内环的输出轴、传递轴支撑盘、与传递轴支撑盘接触的传递轴固定盘及传递轴构成，输入曲轴以一定角速度转动，利用曲柄带动齿轮平动，齿轮与齿圈啮合，使平动的齿轮自转，根据传动比齿轮平动并自转的过程中带动传递轴转动，传递轴带动输出轴转动，输出轴以一定的输出角速度转动。其中，当传递轴被螺栓紧固到输出轴右端φ圆周上均匀分布的孔中时所有传递轴右端面在同一平面上，该平面又平行于输出轴的右端面。通过调整所有传递轴右端面的位置调整主轴承的游隙。传递轴固定盘右端面φ圆周上均匀分布可插入螺栓的台阶孔，对应传递轴固定盘中心孔的圆周D上均匀分布数个安装顶丝的螺纹通孔并通过顶丝调整支撑输入曲轴轴承的轴承游隙。本结构简化以上二对轴承游隙的调整，整体结构更为简单、安装更为容易、精度更易控制。

附图说明

图1为本发明一个实施例中减速装置的剖面结构示意图；

图2为图1中A-A向的结构示意图；

图3为图2中A处的放大图；

图4为图2中B处的放大图；

图5为齿轮的结构示意图；

图6为输出轴、输入曲轴、齿轮、传递轴支撑盘、传递轴固定盘装配示意图；

图7为输入曲轴安装一个齿轮后的结构示意图。

注：1输入曲轴；1a输入曲轴轴承；2齿轮；2a齿轮轴承；3输出轴；3b传递轴左紧固螺栓；4齿圈壳体；4a主轴承；5传递轴支撑盘；6传递轴固定盘；6b传递轴右紧固螺栓；7游隙调整件；8传递轴；8a轴承；21齿轮的齿顶曲线；22齿轮的齿根曲线；41齿圈的齿顶曲线；42齿圈的齿根曲线；23齿轮的通孔；61螺纹通孔；62传递轴固定盘的台阶孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。“第一”“第二”“第三”“第四”不代表任何的序列关系，仅是为了方便描述进行的区分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。“当前”在执行某动作之时的时刻，文中出现多个当前，均为随时间流逝中实时记录。

基于减速机传动结构复杂，部件安装精准度控制难度大的问题，本发明给出了全齿啮合获取鱼形包络线的齿轮结构及减速装置。

下面将通过基础设计、扩展设计及替换设计对产品、方法等进行详细描述。

本发明提供了一种全齿啮合获取鱼形包络线的齿轮结构，如图1-7所示，其包括齿轮，齿轮和齿圈啮合的齿形曲线为圆的一部分，该圆的半径可设定为r，齿轮齿根与齿圈齿根之间有使其相互不干涉的间隙。

上文提到齿轮的齿形曲线与齿圈啮合，该齿形曲线为圆的一部分。该圆的半径长度还与输入曲轴曲柄中心线与输入曲轴旋转的中心线距离相等。其中齿轮的齿根曲线22与齿轮的齿顶曲线21通过光滑曲线过渡或通过点过渡。在一些情况下，齿轮的齿根曲线22的曲率半径大于齿轮的齿顶曲线21的曲率半径。

另外，齿轮齿根与齿圈齿根之间存在间隙，以达到二者不干涉的效果。也可以理解为齿轮的齿根曲线22与齿圈的齿根曲线42不发生干涉。

与齿轮啮合的齿圈齿形曲线为输入曲轴以角速度W_入旋转，并驱动齿轮平动，齿轮和齿圈啮合，齿轮以角速度W_出自转形成的包络线。由于齿轮平动并自转，因此齿圈的齿顶曲线41、齿根曲线42都不是圆弧，其形状类似于鱼形∝，鱼尾部分通过齿轮的平动与自转也展开为包络线。

本技术还提供了一种将上述齿轮结构应用到减速装置上的应用方案，即应用鱼形包络线进行传动的减速机，

如图1-7所示，其包括：支撑在输出轴3、传递轴支撑盘5中心孔中的输入曲轴1，支撑在输入曲轴曲柄上的齿轮2、被支撑在齿圈壳体4齿圈左右二端主轴承4a内环的输出轴3、传递轴支撑盘5，与传递轴支撑盘5接触的传递轴固定盘6及传递轴8构成。其中：

输入曲轴1的形状较特殊，包括左右两侧的圆柱形支撑体，为了方便描述，将其分别定义为第一圆柱体(左)第二圆柱体(右)，中间为多个依次串联的圆柱形曲柄，其中第一圆柱体、第二圆柱体同轴，中心轴为输入曲轴1旋转的中心线(也称回转中心)。圆柱形曲柄之间不同轴，与第一圆柱体、第二圆柱体也不同轴。

第一圆柱体安装输入曲轴轴承1a(图中左侧的输入曲轴轴承)后整体安装到左侧的输出轴3中心的孔中，第二圆柱体安装输入曲轴轴承(如中右侧的输入曲轴轴承)后整体安装到传递轴支撑盘5的内环上，对传递轴支撑盘5进行支撑。多个圆柱形曲柄分别通过齿轮轴承2a安装齿轮2，圆柱形曲柄的数目与齿轮2的数目相同。

当传递轴8被螺栓(即传递轴左紧固螺栓3b)紧固到输出轴3右端φ圆周上均匀分布的孔中后，所有传递轴8右端面在同一平面上，该平面平行于输出轴3的右端面。

在传递轴支撑盘5端面φ圆周上均匀分布可穿入传递轴8的孔。

齿轮2、传递轴支撑盘5分别设有通孔，供传递轴8依次穿过；齿轮的通孔23的孔径等于轴承8a的外环加两倍的偏心距，该偏心距r为圆柱形曲柄的中心轴和输入曲轴1回转中心之间的距离。

在传递轴支撑盘5端面φ圆周上均匀分布可穿入传递轴8的通孔。其中，输出轴右端面上设定的φ圆、传递轴支撑盘5上设定的φ圆、齿轮上设定的φ圆直径相同；输出轴右端面上设定的φ圆、传递轴支撑盘5上设定的φ圆的中心在输入曲轴的回转中心上，齿轮上设定的φ圆的圆心不在输入曲轴的回转中心上。

传递轴固定盘6右端面φ圆周上均匀分布可插入螺栓(即传递轴右紧固螺栓6b)的台阶孔62，螺栓穿过该台阶孔将传递轴和传递轴固定盘6固定。对应传递轴固定盘6中心孔的圆周D上均匀分布数个安装顶丝7的螺纹通孔61，顶丝穿过该螺纹通孔后顶住右侧的输入曲轴轴承的外环右端面，并可通过顶丝7调整支撑输入曲轴轴承外环在轴向上的游隙，即调整顶丝7顶入螺纹通孔的长度即可调整左右侧输入曲轴轴承之间的游隙。

上文提到两个输入曲轴轴承1a，该输入曲轴轴承1a的轴承外环的轴向位置可调整，进而可以在轴向位置调整轴承游隙。比如：锥形轴承或角接触轴承。

输出轴3右端面设定一圆φ，在该圆圆周上均匀分布与传递轴8数量相同的可安装传递轴8的孔，与之对应的输出轴3左端面加工有安装紧固传递轴8的螺栓(即传递轴左紧固螺栓3b)的台阶孔。该螺栓从输出轴3左端面的台阶孔穿入将传递轴8与输出轴固定连接。

所有传递轴8的右端面抵靠传递轴固定盘6，传递轴右紧固螺栓6b穿入传递轴固定盘6，并将传递轴8和传递轴固定盘6紧固在一起。由此，输出轴3、传递轴8、传递轴支撑盘5、传递轴固定盘6紧固为一体，同步转动。

输出轴3处于输入曲轴1的左侧，输出轴为外径设置轴肩的轴，输出轴3的轴肩处的小圆柱安装于第一主轴承4a的内环，第一主轴承4a的外环安装于齿圈一侧；传递轴支撑盘5的盘面外侧安装于第二主轴承4a的内环，第二主轴承4a的外环安装于齿圈另一侧；第二主轴承4a内环的右端面、传递轴8右端面、传递轴支撑盘5右侧面和传递轴固定盘6左侧面同平面。通过调节所有传递轴8右端面的位置，可以调整第一主轴承4a、第二主轴承4a之间的游隙。

齿轮2平动并自转中与传递轴8的不同位置接触，并带动传递轴8旋转。传递轴8带动输出轴3、传递轴支撑盘5、传递轴固定盘6旋转。

上文提到多个圆柱形曲柄，其数目与齿轮2的数目相等，优选奇数，比如：3个，相互存在120度夹角，即能较好的支撑齿轮2，作用在传递轴的力达到平衡。当然，在其他的实施例中也可以为偶数，比如2或4个。无论是奇数还是偶数，数目多传动效果好，但是也会增加整体结构的复杂性和安装的难度。如图1所示，输入曲轴轴承为两个，这种情况下，输入曲轴轴承会对传递轴产生力偶。

上文提到输出轴3，输出轴3的中心轴与输入曲轴1的回转中心重合。输出轴3靠近输入曲轴1的一端的端面(后面提到的输出轴3端面均指该端面)上在中心区域设置中心的孔，自中心向外的周向(直径为φ)上，间隔设置多个通孔(这些通孔所在圆周即为上文提到的圆周φ)，用以安装传递轴8，该传递轴8还穿过齿轮，随后，输出轴3和传递轴固定连接。输出轴3外形是个有轴肩的轴，其小圆柱安装轴承内环轴肩限制轴承的轴向自由度。用于安装主轴承4a，该主轴承4a的内环安装输出轴3，输出轴通过该位置限制主轴承4a向左移动的自由度，主轴承4a的外环安装在齿圈上。齿圈与所有齿轮2啮合。

减速机中使用的齿轮为上文提到的齿轮结构中的齿轮，齿轮2与齿圈啮合部的齿形曲线主要为圆的一部分。齿圈壳体4(即齿圈)由三段从左到右外圆柱体及与外圆柱体同轴的四段孔构成的零件。其中大圆柱体为左右二端圆柱体共同的轴肩。齿圈壳体4从左到右的孔分别是、安装油封的孔、安装齿圈左端主轴承4a的孔、被加工成齿圈的孔及安装齿圈右端主轴承4a的孔。

上文提到的传递轴固定盘6其套在输入曲轴1上，自中心向外在两个圆周上间隔设置两套孔，第一套孔为台阶孔，处于大圆周上，供传递轴右紧固螺栓6b穿过以固定传递轴8，将传递轴8、输出轴3、传递轴固定盘6固定在一起。另一套孔为螺纹通孔处于小圆周上，用于安装顶丝7，顶丝7顶住右端输入曲轴轴承1a的外环，用于调整游隙。

下面给出装配方式：

1、装配与输入曲轴1相关的零件形成部件一：

将左侧的输入曲轴轴承1a的内环安装到输入曲轴左端的第一圆柱体，安装齿轮轴承2a到圆柱形曲柄上，然后圆柱形曲柄右侧的第二圆柱体安装右侧的输入曲轴轴承1a。

2、安装与输出轴3相关的零件形成部件二：

在输出轴3中心的孔中安装输入曲轴轴承1a，中心的孔的内侧壁和输入曲轴轴承的外环接触。在输出轴3的轴肩上安装主轴承4a内环，在输出轴3的台阶孔中安装传递轴8，用传递轴左紧固螺栓3b将输出轴3与数个传递轴8紧固成一整体。将装配成一整体的输出轴3及所有的传递轴8并加工所有的传递轴8的右端面使所有的传递轴8的右端面在同一平面上，以利于所有传递轴与传递轴支撑盘的右边面同一平面。

3、在传递轴支撑盘5的外圆柱面上安装右边主轴承4a的内环，即传递轴支撑盘5外套有右边主轴承4a。

4、齿圈壳体4上设置右侧主轴承的孔，右边的主轴承4a安装在孔中，主轴承的外环与齿圈壳体4齿圈接触，使主轴承4a右端面与齿圈中孔右侧面接触，形成部件三。

5、将部件二的输出轴3水平放置，放置齿圈壳体4使其中心线与输出轴3的中心线重合，保证安装在输出轴3上的主轴承4a内环与安装在齿圈壳体4上的主轴承4a外环正确的装配关系。

6、放置输入曲轴1，使输入曲轴1左端的输入曲轴轴承1a的内环与输出轴中心的孔中的输入曲轴轴承1a外环配合。安装齿轮2：使齿轮2端面上与传动轴8相关的孔穿过轴承8a、同时保证齿轮2中心孔与齿轮轴承2a装配，齿轮轴承2a正确装配在输入曲轴曲柄上。

7、齿圈壳体4左侧开有安装主轴承4a的孔，安装主轴承4a、到齿圈壳体4上开有安装主轴承4a的孔中，使主轴承4a左端面与齿圈孔的左侧面接触。安装传递轴支撑盘5使传递轴8全部安装到与之对应的传递轴支撑盘5孔中。用传递轴右紧固螺栓6b将传递轴固定盘6、传递轴支撑盘5、输出轴3联接成一整体。在螺纹通孔中装入顶丝7并调整输入曲轴轴承1a的游隙。

其工作原理为：输出轴3和传递轴支撑盘5中心孔中的输入曲轴轴承1a支撑了输入曲轴1，通过安装在输入曲轴1圆柱形曲柄上的数个齿轮轴承2a支撑数个齿轮2，齿轮2与齿圈壳体4上的齿圈啮合，安装在齿圈壳体4上与齿圈左右两端面接触的两个主轴承4a，其中左边的主轴承内环孔安装在输出轴3，右边的主轴承内环孔安装在传递轴支撑盘5上，传递轴8左端被传递轴左紧固螺栓3b紧固到输出轴3右端面上与传递轴3配合的台阶孔中；传递轴8右端被传递轴右紧固螺栓6b紧固到传递轴固定盘6上，输出轴3、传递轴8、传递轴支撑盘5及传递轴固定盘6被紧固成一整体。输入曲轴1的圆运动使其曲柄推动齿轮2平动，齿轮2与齿圈的啮合使齿轮2自转，传递轴8将齿轮2的自转传递给输出轴3。

输入曲轴以角速度W_入旋转，输入曲轴的曲柄推动齿轮平动，齿轮和齿圈啮合，齿轮开始自转，确定传动比i＝W_入/W_出，则齿轮平动并以角速度W_出自转，齿轮带动传递轴转动，传递轴和输出轴为一个整体，所以，输出轴也以W_出旋转。齿轮平动距离L满足：L＝2t，t为圆柱形曲柄的中心轴与输入曲轴的中心轴的距离。

输出轴和传递轴支撑盘中心孔中的轴承所支撑的输入曲轴。输入曲轴圆柱形曲柄上的齿轮轴承上安装齿轮。安装在齿圈壳体上与齿圈左右两端面接触的两个主轴承，分别支撑输出轴及传递轴支撑盘。传递轴左、右紧固螺栓将输出轴、传递轴、传递轴支撑盘及传递轴固定盘紧固成一整体。当输入曲轴以角速度W_入旋转，输入曲轴上的圆柱形曲柄推动齿轮平动，与齿圈啮合的齿轮以角速度W_出自转，通过传递轴将齿轮的自转转换成输出轴的旋转，完成从输入曲轴到输出轴以W_入/W_出的传动比减速。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种减速装置，主要由支撑在输出轴、传递轴支撑盘中心孔中的输入曲轴，支撑在输入曲轴曲柄上的齿轮、被支撑在齿圈壳体齿圈左右二端主轴承内环的输出轴、传递轴支撑盘、与传递轴支撑盘接触的传递轴固定盘及传递轴构成，其特征在于：所述齿轮与齿圈啮合的齿形曲线为圆的一部分并设定该部分圆的半径为r又设定齿轮齿根与齿圈齿根有使其不干涉的间隙。

2.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于：所述输入曲轴曲柄中心线与输入曲轴旋转的中心线距离为r。

3.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于：与齿轮啮合的齿圈的齿形曲线为当输入曲轴以角速度W_入旋转，齿轮平动并以角速度W_出自转形成的包络线。

4.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于：所述输出轴右端面设定一圆φ，在φ圆周上均匀分布与传递轴数量相同的可安装传递轴的孔，与之对应的输出轴左端面加工有安装紧固传递轴螺栓的台阶孔。

5.根据权利要求3所述的减速装置，其特征在于：当传递轴被螺栓紧固到输出轴右端φ圆周上均匀分布的孔中时所有传递轴右端面在同一平面上，该平面又平行于输出轴的右端面。

6.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于：在传递轴支撑盘端面φ圆周上均匀分布可穿入传递轴的孔。

7.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于：所述传递轴固定盘右端面φ圆周上均匀分布可插入螺栓的台阶孔，对应传递轴固定盘中心孔的圆周D上均匀分布数个安装顶丝的螺纹孔并可通过顶丝调整支撑输入曲轴的轴承游隙。

8.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于：所述传递轴的二端加工有螺纹孔。

9.根据权利要求4-7任一项所述的减速装置，其特征在于：所述输出轴、传递轴支撑盘、传递轴固定盘、传递轴可被螺栓紧固成一整体并通过传递轴右端面的位置控制安装在齿圈壳体上二个主轴承的游隙。