CN108843743A - 一种新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器及其工作方法 - Google Patents
一种新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器及其工作方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器及其工作方法，包括箱体和穿设在箱体一侧中部的输入轴、对置在输入轴的第一章动套和第二章动套，第一章动套上转动联接有第一双圆弧内锥齿轮，第一双圆弧内锥齿轮上固联有第一双圆弧外锥齿轮；第二章动套上转动联接有第二双圆弧内锥齿轮，第二双圆弧内锥齿轮上固联有第二双圆弧外锥齿轮，第二双圆弧外锥齿轮与第一双圆弧外锥齿轮啮合；还包括第三双圆弧外锥齿轮和第四双圆弧外锥齿轮，第三双圆弧外锥齿轮固联在箱体并与第一双圆弧内锥齿轮啮合，第四双圆弧外锥齿轮与第二双圆弧内锥齿轮啮合。本发明结构合理，具有速比大、承载能力强、径向尺寸小、精度高、传动平稳等优点。
Description
技术领域：
本发明涉及一种新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器及其工作方法。
背景技术：
常见的章动减速器多采用渐开线齿形或摆线齿形传动，但渐开线齿廓传动效率低，同时在章动结构中容易出现齿廓重叠干涉、径向干涉等问题；摆线齿形易出现齿廓过切、针齿相碰等问题；具满足较大速比的行星减速器结构复杂、制造和安装难度较大、质量较重。RV减速器对精度要求较高，加工难度大且成本高，难以传递较大扭矩。现有的双级内啮合双圆弧章动减速器由于两级齿轮啮合总是处在同一侧，导致圆周力增大且无法抵消，使整个箱体承受较大的惯心力，造成传动非常不平稳、噪音也随之增大、整体使用寿命缩短。这些问题的存在造成现有的章动减速器难以在机器人的机械臂和腕关节等部位实现减速。
发明内容：
本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器及其工作方法，不仅结构设计合理，而且高效便捷。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，包括箱体和穿设在箱体一侧中部的输入轴，所述输入轴位于箱体内的轴段上套置有相向设置的第一章动套和第二章动套，所述第一章动套与第二章动套均与输入轴传动连接，第一章动套上经第一轴承联接有第一双圆弧内锥齿轮，所述第一双圆弧内锥齿轮上固联有第一双圆弧外锥齿轮；所述第二章动套上经第二轴承联接有第二双圆弧内锥齿轮，所述第二双圆弧内锥齿轮上固联有第二双圆弧外锥齿轮，所述第二双圆弧外锥齿轮与第一双圆弧外锥齿轮传动啮合；所述箱体的另一侧穿设有第三双圆弧外锥齿轮和第四双圆弧外锥齿轮，所述第三双圆弧外锥齿轮固联在箱体上并与第一双圆弧内锥齿轮传动啮合，所述第四双圆弧外锥齿轮经第三轴承与输入轴相联接，第四双圆弧外锥齿轮与第二双圆弧内锥齿轮传动啮合，三个啮合点同时出现，且相邻两个啮合点分别位于输入轴的两侧；所述第四双圆弧外锥齿轮在其周侧设有用以与动力输出部件相固联的安装孔。
进一步的，所述第一章动套的轴线与第二章动套的轴线分别位于输入轴的轴线两侧，且均与输入轴的轴线倾斜，所述第一章动套的轴线、第一双圆弧外锥齿轮的轴线以及第一双圆弧内锥齿轮的轴线相重合；所述第二章动套的轴线、第二双圆弧外锥齿轮的轴线以及第二双圆弧内锥齿轮的轴线相重合。
进一步的，所述第一章动套与第二章动套的圆周部均开设有圆周槽，第一轴承与第二轴承分别安装在第一章动套的圆周槽和第二章动套的圆周槽，第一轴承的两端侧部与第一章动套、第一双圆弧内锥齿轮之间均套设有第一定位挡圈；第二轴承的两端侧部与第二章动套、第二双圆弧内锥齿轮之间均套设有第二定位挡圈。
进一步的，所述第一双圆弧内锥齿轮通过第一圆柱销和第一内六角螺钉与第一双圆弧外锥齿轮固定；所述第二双圆弧内锥齿轮通过第二圆柱销和第二内六角螺钉与第二双圆弧外锥齿轮固定。
进一步的，所述第一章动套的左侧设置有第一轴套，第一章动套与第二章动套之间设置有第二轴套，所述第二章动套与第三轴承之间设置有第三轴套，第一章动套经由第一轴套与第二轴套实现轴向定位；所述第二章动套经由第二轴套与第三轴套实现轴向定位。
进一步的，所述第三轴承的外侧设置有右端盖，第三轴承经由第三轴套、第三定位挡圈以及右端盖实现轴向定位，所述右端盖经均布在其周侧的第三内六角螺钉固定在第四双圆弧外锥齿轮上，右端盖与输入轴之间沿轴向具有间隙。
进一步的，所述输入轴与箱体之间设置有第四轴承，所述第四轴承的外侧由左端盖定位，所述左端盖经均布在其周侧的第四内六角螺钉固定在箱体上。
进一步的，所述第三双圆弧外锥齿轮经均布在其周侧的第五内六角螺钉固定在箱体上，第三双圆弧外锥齿轮与箱体之间设置有第一垫圈，第三双圆弧外锥齿轮和第四双圆弧外锥齿轮之间设置有第二垫圈。
进一步的，所述输入轴经平键与第一章动套和第二章动套传动联接。
本发明的另一种技术方案是：一种新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器的工作方法，包含如下步骤：电机的动力输出轴带动所述输入轴转动，所述输入轴带动第一章动套和第二章动套偏心转动，所述第一章动套和第二章动套分别带动第一双圆弧内锥齿轮和第二双圆弧内锥齿轮进行偏摆运动，通过第一双圆弧内锥齿轮与第三双圆弧外锥齿轮相啮合、第一双圆弧外锥齿轮与第二双圆弧外锥齿轮相啮合、第二双圆弧内锥齿与第四双圆弧外锥齿轮相啮合，使得第一双圆弧内锥齿轮与第二双圆弧内锥齿轮同时自转，最后经第二双圆弧内锥齿轮与第四双圆弧外锥齿轮相啮合，实现减速输出。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：
（1）本发明结构合理，结合了章动传动原理和双圆弧锥齿轮齿形的优点，具有速比大、承载能力强、径向尺寸小、 精度高、传动平稳等优点，可用在机器人的机械臂和腕关节等部位的减速，可取代行星减速器和RV减速器,具有良好的社会效益和经济效益；
（2）在该减速器的中间增加相啮合的第一双圆弧外锥齿轮与第二双圆弧外锥齿轮，使得一级减速后的转速能够真正意义上一对一平稳传递到第二级减速的输入端，从而使得系统的传动比达到理论值，实现工程意义上的二级章动减速；
（3）本明采用的平稳双圆弧齿形能实现凸凹齿面同时接触、齿面强度高、啮合时的力平衡抵消，能满足较大功率的传动；
（4）安装在输入轴上的两个章动套使得两个双圆弧内锥齿轮之间的轴线形成一定的夹角，有效地保证了在任何时间点的相邻两对齿轮啮合点都处在不同侧，从而实现啮合时产生的力之间的平衡抵消，解决了传统章动减速器齿轮啮合总是在同侧承受较大力且无法平衡抵消的问题，箱体承受的振动与冲击也随之减小，整体传动的平稳性和传动精度大大提高，噪音也随之降低，整体使用寿命得到进一步延长；
（5）采用两个独立的章动套，解决了传统章动减速器中一体式章动套加工难度大的问题，提高了章动套的加工精度。
附图说明：
图1是本发明实施例的主视剖面构造示意图；
图2是本发明实施例的爆炸示意图；
图3是第一章动套与第二章动套的构造示意图一；
图4是第一章动套与第二章动套的构造示意图二；
图5是第一双圆弧内锥齿轮与第一双圆弧外锥齿轮的装配构造示意图；
图6是第二双圆弧内锥齿轮与第二双圆弧外锥齿轮的装配构造示意图。
图中：
1-箱体；2-第一内六角螺钉；3-第一轴承；4-第一定位挡圈；5-第一垫圈；6-第一轴套；7-输入轴；8-平键；9-第四轴承；10-左端盖；11-第四内六角螺钉；12-第一章动套；13-第一圆柱销；14-第一双圆弧外锥齿轮；15-第二双圆弧外锥齿轮；16-第一双圆弧内锥齿轮；17-第二双圆弧内锥齿轮；18-第二圆柱销；19-第四双圆弧外锥齿轮；20-第五内六角螺钉；21-第三双圆弧外锥齿轮；22-第二垫圈；23-安装孔；24-第二轴承；25-第二定位挡圈；26-第三内六角螺钉；27-第三定位挡圈；28-右端盖；29-第三轴套；30-第三轴承；31-第二章动套；32-第二轴套；33-第二内六角螺钉。
具体实施方式:
为了更清楚地解释本发明，下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明，显而易见地，下面所列的附图仅仅是本发明的一些具体实施例。
如图1～6所示，本发明一种新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，包括箱体1和穿设在箱体1一侧中部的输入轴7，所述输入轴7位于箱体1内的轴段上套置有相向设置的第一章动套12和第二章动套31，所述第一章动套12与第二章动套31均与输入轴7传动连接，第一章动套12上经第一轴承3联接有第一双圆弧内锥齿轮16，所述第一双圆弧内锥齿轮16上固联有第一双圆弧外锥齿轮14；所述第二章动套31上经第二轴承24联接有第二双圆弧内锥齿轮17，所述第二双圆弧内锥齿轮17上固联有第二双圆弧外锥齿轮15，所述第二双圆弧外锥齿轮15与第一双圆弧外14锥齿轮传动啮合；所述箱体1的另一侧穿设有第三双圆弧外锥齿轮21和第四双圆弧外锥齿轮19，所述第三双圆弧外锥齿轮21固联在箱体1上并与第一双圆弧内锥齿轮16传动啮合，所述第四双圆弧外锥齿轮19经第三轴承30与输入轴7相联接，第四双圆弧外锥齿轮19与第二双圆弧内锥齿轮17传动啮合，三个啮合点同时出现，且相邻两个啮合点分别位于输入轴的两侧；所述第四双圆弧外锥齿轮19在其周侧设有用以与动力输出部件相固联的安装孔23，该安装孔为螺孔，以便实现减速输出。
本实施例中，所述第一章动套12的轴线与第二章动套31的轴线分别位于输入轴7的轴线两侧，且均与输入轴7的轴线倾斜，倾斜角度为5°～7°；所述第一章动套12的轴线、第一双圆弧外锥齿轮14的轴线以及第一双圆弧内锥齿轮16的轴线相重合；所述第二章动套31的轴线、第二双圆弧外锥齿轮15的轴线以及第二双圆弧内锥齿轮17的轴线相重合。即第一双圆弧内锥齿轮16与第二双圆弧内锥齿轮17之间的轴线、第一双圆弧外锥齿轮14与第二双圆弧外锥齿轮15之间的轴线均形成一定夹角，有效地保证了在任何时间点的相邻两对齿轮啮合点都处在不同侧，从而实现啮合时产生的力之间的平衡抵消，解决了传统章动减速器齿轮啮合总是在同侧承受较大力且无法平衡抵消的问题，箱体承受的振动与冲击也随之减小，整体传动的平稳性和传动精度大大提高，噪音也随之降低，整体使用寿命得到进一步延长。
本实施例中，所述第一章动套12与第二章动套31的圆周部均开设有圆周槽，第一轴承3与第二轴承24分别安装在第一章动套12的圆周槽和第二章动套31的圆周槽，第一轴承3的两端侧部与第一章动套12、第一双圆弧内锥齿轮16之间均套设有第一定位挡圈4，即两个第一定位挡圈包括一个孔用挡圈和一个轴用挡圈；第二轴承24的两端侧部与第二章动套31、第二双圆弧内锥齿轮17之间均套设有第二定位挡圈25，即两个第二定位挡圈也是包括一个孔用挡圈和一个轴用挡圈。
本实施例中，所述第一双圆弧内锥齿轮16通过第一圆柱销13和第一内六角螺钉2与第一双圆弧外锥齿轮14固定；所述第二双圆弧内锥齿轮17通过第二圆柱销18和第二内六角螺钉33与第二双圆弧外锥齿轮15固定。
本实施例中，所述第一章动套12的左侧设置有第一轴套6，第一章动套12与第二章动套31之间设置有第二轴套32，所述第二章动套31与第三轴承30之间设置有第三轴套29，第一章动套12经由第一轴套6与第二轴套32实现轴向定位；所述第二章动套31经由第二轴套32与第三轴套29实现轴向定位。
本实施例中，所述第三轴承30的外侧设置有右端盖28，第三轴承30经由第三轴套29、第三定位挡圈27以及右端盖28实现轴向定位，所述右端盖28经均布在其周侧的第三内六角螺钉26固定在第四双圆弧外锥齿轮19上；所述右端盖28与输入轴7之间沿轴向具有间隙，以保证输入轴正常转动。
本实施例中，所述输入轴7与箱体1之间设置有第四轴承9，所述第四轴承9的外侧由左端盖10定位，所述左端盖10经均布在其周侧的第四内六角螺11钉固定在箱体1上。
本实施例中，所述第三双圆弧外锥齿轮21经均布在其周侧的第五内六角螺钉20固定在箱体1上，第三双圆弧外锥齿轮19与箱体1之间设置有第一垫圈5，第三双圆弧外锥齿轮21和第四双圆弧外锥齿轮19之间设置有第二垫圈22。
本实施例中，所述输入轴7经平键8与第一章动套12和第二章动套31传动联接，输入轴7与电机的动力输出轴通过键连接或者联轴器连接。
本实施例中，所述第一轴承3、第二轴承24、第三轴承30以及第四轴承9均为深沟球轴承。
本发明的另一种技术方案是：一种新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器的工作方法，包含如下步骤：电机的动力输出轴带动所述输入轴7转动，所述输入轴7带动第一章动套12和第二章动套31偏心转动，所述第一章动套12和第二章动套31分别带动第一双圆弧内锥齿轮16和第二双圆弧内锥齿轮17进行偏摆运动，通过第一双圆弧内锥齿轮16与第三双圆弧外锥齿轮21相啮合、第一双圆弧外锥齿轮14与第二双圆弧外锥齿轮15相啮合、第二双圆弧内锥齿17与第四双圆弧外锥齿轮19相啮合，使得第一双圆弧内锥齿轮16与第二双圆弧内锥齿轮17同时自转，最后经第二双圆弧内锥齿轮17与第四双圆弧外锥齿轮19相啮合，实现减速输出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，其特征在于：包括箱体和穿设在箱体一侧中部的输入轴，所述输入轴位于箱体内的轴段上套置有相向设置的第一章动套和第二章动套，所述第一章动套与第二章动套均与输入轴传动连接，第一章动套上经第一轴承联接有第一双圆弧内锥齿轮，所述第一双圆弧内锥齿轮上固联有第一双圆弧外锥齿轮；所述第二章动套上经第二轴承联接有第二双圆弧内锥齿轮，所述第二双圆弧内锥齿轮上固联有第二双圆弧外锥齿轮，所述第二双圆弧外锥齿轮与第一双圆弧外锥齿轮传动啮合；所述箱体的另一侧穿设有第三双圆弧外锥齿轮和第四双圆弧外锥齿轮，所述第三双圆弧外锥齿轮固联在箱体上并与第一双圆弧内锥齿轮传动啮合，所述第四双圆弧外锥齿轮经第三轴承与输入轴相联接，第四双圆弧外锥齿轮与第二双圆弧内锥齿轮传动啮合，三个啮合点同时出现，且相邻两个啮合点分别位于输入轴的两侧；所述第四双圆弧外锥齿轮在其周侧设有用以与动力输出部件相固联的安装孔。
2.根据权利要求1所述的新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，其特征在于：所述第一章动套的轴线与第二章动套的轴线分别位于输入轴的轴线两侧，且均与输入轴的轴线倾斜，所述第一章动套的轴线、第一双圆弧外锥齿轮的轴线以及第一双圆弧内锥齿轮的轴线相重合；所述第二章动套的轴线、第二双圆弧外锥齿轮的轴线以及第二双圆弧内锥齿轮的轴线相重合。
3.根据权利要求1或2所述的新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，其特征在于：所述第一章动套与第二章动套的圆周部均开设有圆周槽，第一轴承与第二轴承分别安装在第一章动套的圆周槽和第二章动套的圆周槽，第一轴承的两端侧部与第一章动套、第一双圆弧内锥齿轮之间均套设有第一定位挡圈；第二轴承的两端侧部与第二章动套、第二双圆弧内锥齿轮之间均套设有第二定位挡圈。
4.根据权利要求1所述的新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，其特征在于：所述第一双圆弧内锥齿轮通过第一圆柱销和第一内六角螺钉与第一双圆弧外锥齿轮固定；所述第二双圆弧内锥齿轮通过第二圆柱销和第二内六角螺钉与第二双圆弧外锥齿轮固定。
5.根据权利要求1所述的新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，其特征在于：所述第一章动套的左侧设置有第一轴套，第一章动套与第二章动套之间设置有第二轴套，所述第二章动套与第三轴承之间设置有第三轴套，第一章动套经由第一轴套与第二轴套实现轴向定位；所述第二章动套经由第二轴套与第三轴套实现轴向定位。
6.根据权利要求5所述的新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，其特征在于：所述第三轴承的外侧设置有右端盖，第三轴承经由第三轴套、第三定位挡圈以及右端盖实现轴向定位，所述右端盖经均布在其周侧的第三内六角螺钉固定在第四双圆弧外锥齿轮上，右端盖与输入轴之间沿轴向具有间隙。
7.根据权利要求1所述的新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，其特征在于：所述输入轴与箱体之间设置有第四轴承，所述第四轴承的外侧由左端盖定位，所述左端盖经均布在其周侧的第四内六角螺钉固定在箱体上。
8.根据权利要求1所述的新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，其特征在于：所述第三双圆弧外锥齿轮经均布在其周侧的第五内六角螺钉固定在箱体上，第三双圆弧外锥齿轮与箱体之间设置有第一垫圈，第三双圆弧外锥齿轮和第四双圆弧外锥齿轮之间设置有第二垫圈。
9.根据权利要求1所述的新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，其特征在于：所述输入轴经平键与第一章动套和第二章动套传动联接。
10.一种新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器的工作方法，其特征在于：包括采用如权利要求1～9任一项所述的新型双侧啮合双圆弧锥齿轮章动减速器，包含如下步骤：电机的动力输出轴带动所述输入轴转动，所述输入轴带动第一章动套和第二章动套偏心转动，所述第一章动套和第二章动套分别带动第一双圆弧内锥齿轮和第二双圆弧内锥齿轮进行偏摆运动，通过第一双圆弧内锥齿轮与第三双圆弧外锥齿轮相啮合、第一双圆弧外锥齿轮与第二双圆弧外锥齿轮相啮合、第二双圆弧内锥齿与第四双圆弧外锥齿轮相啮合，使得第一双圆弧内锥齿轮与第二双圆弧内锥齿轮同时自转，最后经第二双圆弧内锥齿轮与第四双圆弧外锥齿轮相啮合，实现减速输出。
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