CN109185398B - 少齿差渐开线减速机构 - Google Patents

Abstract

少齿差渐开线减速机构的输入轴为一根设有齿轮的直轴，输入轴的轴杆设置在行星齿轮机构的中心位置；行星齿轮机构包括内齿圈、数量相等且至少为两个的第一行星轮和偏心轴、第一行星架、两个第二少齿差行星轮和第二行星架；内齿圈固定在壳体内；第一行星轮均布在输入轴的齿轮上；偏心轴固定在第一行星轮的中心，并依次穿过第一行星架、第二少齿差行星轮和第二行星架；第二少齿差行星轮与内齿圈啮合，第一行星架和第二行星架通过轴承与内齿圈连接；内齿圈固定在外壳内；输出轴与第二行星架固定连接，输出轴与输入轴的轴线重合。将动力平均分流到每一根偏心轴上，取消了配重这一结构。动力分流也降低了偏心轴所承担的剪切力，提高了使用寿命。

Description

少齿差渐开线减速机构

技术领域

本发明属于一种减速器，具体为一种少齿差渐开线减速机构。

背景技术

少齿差行星齿轮传动是行星齿轮传动中的一种，由外齿轮与内齿轮组成一对内啮合齿轮副，它采用的是渐开线齿形，内外齿轮的齿数差很小，通常齿数差为1～5，外齿通过轴承和偏心套安装在减速器的输入轴上，内齿轮大多固定不动。输出机构将外齿轮的转动通过销轴传到输出轴上，并保证它的角速度不变。

少齿差行星齿轮传动主要分为N型(K-H-V型)、NN型(2K-H型)两种结构。

在N型传动中，偏心轴即为动力输入轴，需要承受很大的剪切力。在偏心轴的转动以及内齿轮的限制下，行星轮作平面运动，即行星轮既绕内齿轮位置固定的轴线作圆周平移运动，还绕自身轴线作回转运动。由于输出轴的轴线位置是固定不动的，因此必须通过输出机构才能把行星轮的回转运动传递给输出轴。目前，输出机构主要采用十字滑块式、浮动盘式和销孔式。而在这三种输出机构中，行星轮及行星架上所需销孔数量较多，相应的对于销孔的加工精度要求高，不便于生产加工。此外，销轴、销套、外齿三者之间为滑动摩擦，传动效率及均载性受零件加工精度影响大。由于在齿轮转动过程中，销轴上的销套与销孔为局部接触，所以销套易磨损、寿命短。

而在NN型传动中，虽然理论上的传动比范围较广，但实用中当传动比很大时，传动效率很低，所以在需要考虑传动效率时，其传动比不宜过大。同时在转动中，不可避免的会产生震动。为了严格保证动平衡，需要增加配重以保证机构运转平稳。而增加配重这一设计仅适用于大型齿轮。而小型齿轮受空间的限制，则无法增加配重。

由上述可知，现有少齿差行星齿轮存在的问题有：1、需要增加配重，才能够在齿轮转动时避免偏心轴产生较大的震动，以保证转动平稳。并且增加配重只适用于大型齿轮，小型齿轮无法使用。2、偏心轴为动力输入轴，承担较大的剪切力，易损坏。3、行星轮及行星架上需要加工多个销孔与输出机构连接。销孔越多，对加工精度的要求越高。4、在齿轮转动过程中，销轴上的销套与销孔之间为局部接触，销套易磨损、寿命短。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种少齿差渐开线减速机构，取消原有的配重结构，使齿轮仍然能够平稳转动；同时，降低偏心轴所承担的剪切力，提高偏心轴的使用寿命。

本发明的技术方案是，一种少齿差渐开线减速机构，包括输入轴、输出轴以及位于壳体内的行星齿轮机构；其特征在于：所述输入轴为一根直轴，输入轴靠近输入端的轴杆上设有齿轮，输入轴的轴杆设置在行星齿轮机构的中心位置；所述行星齿轮机构包括内齿圈、第一行星轮、第一行星架、第二少齿差行星轮、第二行星架以及偏心轴；所述内齿圈固定在壳体内；所述第二少齿差行星轮为两个；所述第一行星轮和偏心轴的数量相同且至少为两个；所述第一行星轮均布在输入轴齿轮的圆周上并与其啮合；在第一行星轮的中心位置均固定有一根偏心轴，偏心轴依次穿过第一行星架、第二少齿差行星轮和第二行星架上所对应设置的通孔，偏心轴通过轴承与通孔连接；所述第二少齿差行星轮与所述内齿圈啮合，所述第一行星架和第二行星架通过轴承与内齿圈连接；所述内齿圈固定在所述外壳内；所述输出轴与第二行星架固定连接，输出轴的轴线与输入轴的轴线重合。

进一步，所述第二少齿差行星轮的相位相差为180°。

进一步，所述第一行星轮和偏心轴的数量为三个或四个。

进一步，所述输入轴的输入端为一个大锥齿轮，大锥齿轮与一个小锥齿轮啮合，小锥齿轮与外部的动力机构连接。

进一步，所述小锥齿轮和输入轴的大锥齿轮啮合范围在10°～170°。

进一步，所述输入轴靠近输入端的齿轮为圆柱齿轮。

进一步，所述输入轴穿过第二少齿差行星轮的中心孔，该中心孔的孔径大于输入轴的轴径。

进一步，所述偏心轴与第二少齿差行星轮之间通过滚针轴承连接。

进一步，所述第一行星架在中心点对称的位置上设有至少两个加强件，加强件分别位于所述第一行星架的通孔之间；所述第二少齿差行星轮上设置有数量相同的加强件贯穿孔，加强件可插装在加强件贯穿孔内。

进一步，所述加强件上开设有轴线与输入轴轴线平行的销孔，所述第二行星架上同样开设有销孔，加强件与第二行星架上的销孔相对贯通并通过销轴连接。

本发明的有益效果在于，通过与输入轴啮合的第一行星轮，将输入的动力平均分流到每一根偏心轴上，从结构上避免了需要增加配重才能够平稳转动的问题。与此同时，动力分流也降低了偏心轴所承担的剪切力，提高了偏心轴的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的传动原理图。

图3为第一行星轮的结构示意图。

图4为两个第一行星轮与输入轴啮合的结构示意图。

图5为两个第一行星轮在本发明中的安装示意图。

图6为第二少齿差行星轮的结构示意图。

图7为第二少齿差行星轮在本发明中的安装示意图。

图8为偏心轴的结构示意图。

图9为输入轴的结构示意图。

图10为第一行星架的结构示意图。

图11为三个第一行星轮与输入轴啮合的结构示意图。

图12为三个第一行星轮在本发明中的安装示意图。

图中：1、输出轴，2、第二行星架，3、角接触轴承，4、内齿圈，5、第二少齿差行星轮，6、滚针轴承，7、第一行星架，8、壳体，9、第一行星轮，10、偏心轴，11、大锥齿轮，12、小锥齿轮，13、输入轴，14、深沟球轴承，15、圆柱齿轮，16、花键齿，17、中心孔，18、通孔，19、加强件贯穿孔，20、加强件，21、销孔，22、偏心的轴杆，23、花键。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种少齿差渐开线减速机构，包括输入轴13、输出轴1、行星齿轮机构以及壳体8。如图1所示，行星齿轮机构包括第一行星轮9、第一行星架7、偏心轴10、第二少齿差行星轮5、第二行星架2以及内齿圈4。其中，第二少齿差行星轮5为两个。第一行星轮9和偏心轴10的数量相同且至少为两个。

以下以第一行星轮9和偏心轴10个数均为两个举例，对本发明的结构进行详细说明，具体如下：

如图1所示，输入轴13为一根直轴。输入轴13与两个第一行星轮9啮合，并且依次穿过第一行星架7、两个第二少齿差行星轮5和第二行星架2的中心位置。两个第二少齿差行星轮5啮合在内齿圈4中。第一行星架7与第二行星架2位于两个第二少齿差行星轮5的两侧，并分别通过轴承与内齿圈4连接。内齿圈4与壳体8固定连接。输出轴1与第二行星架2固定连接，输出轴1的轴线与输入轴13的轴线重合。

如图1和图9所示，输入轴13的输入端为一个大锥齿轮11，输入轴13的大锥齿轮11与一个小锥齿轮12啮合。小锥齿轮12与外部的动力机构连接，用于将外部的动力传递给输入轴13。输入轴13的大锥齿轮11与小锥齿轮12之间的啮合范围为10°～170°。

如图1和图9所示，输入轴13与两个第一行星轮9啮合是通过靠近输入端轴杆上的齿轮实现的，该齿轮为圆柱齿轮15。如图4所示，两个第一行星轮9均布在圆柱齿轮15的圆周上，并与圆柱齿轮15啮合。该圆柱齿轮15作为两个第一行星轮9的太阳轮。输入轴13同时穿过两个第二少齿差行星轮5的中心孔17。穿过中心孔17处输入轴13的轴径小于中心孔17的孔径。输入轴13通过轴承与第一行星架7和第二行星架2连接。该轴承可选用深沟球轴承14。在轴承旁的输入轴13上设有挡圈，用于限制输入轴13的轴向位移。

在本发明中，第一行星轮9的作用是动力分流。当输入轴13获得动力输入转动后，输入轴13上的圆柱齿轮15会将动力平均分配给两个第一行星轮9。两个第一行星轮9再通过各自的偏心轴10，共同将动力传递给两个第二少齿差行星轮5。具体的传动结构如下：

如图1、图3至图5，两个第一行星轮9在输入轴13的带动下进行转动。两个第一行星轮9的结构完全相同。在第一行星轮9的中心位置分别固定有一个偏心轴10。两个偏心轴10的结构完全相同。偏心轴10与第一行星轮9的固定结构可采用：在第一行星轮9中心位置开设一个花键齿16，如图3所示。在偏心轴10与第一行星轮9的固定位置设置对应的花键23，如图8所示。将偏心轴10的花键23啮合在第一行星轮9中心的花键齿16上，以此保证偏心轴10与第一行星轮9同步转动。在花键齿16两侧的偏心轴10上设置有挡圈，以此限制第一行星轮9在偏心轴10上的轴向位移。

如图1、图6和图7所示，两个第二少齿差行星轮5啮合在内齿圈4中。两个第二少齿差行星轮5的两侧分别为第一行星架7和第二行星架2。第一行星架7和第二行星架2分别与内齿圈4通过轴承连接。该轴承为角接触轴承3。如图1和图8所示，偏心轴10具有两段偏心的轴杆22，偏心的轴杆22数量与第二少齿差行星轮5的个数一致。偏心轴10依次穿过第一行星架7、两个第二少齿差行星轮5以及第二行星架2。其中，两个第二少齿差行星轮5依次套装在偏心轴10两段偏心的轴杆22上。第二少齿差行星轮5与偏心轴10之间通过滚针轴承6连接。偏心轴10与第一行星架7和第二行星架2之间分别通过深沟球轴承14连接。深沟球轴承14可以替换为圆锥滚子轴承。偏心轴10在贴近第一行星架7和第二行星架2轴承的位置处设有挡圈，用于限制第一行星架7和第二行星架2在偏心轴10上的轴向位移。

如图6所示，两个第二少齿差行星轮5均设有用于输入轴13穿入的中心孔17。在第二少齿差行星轮5中心点的对称位置设有用于套装偏心轴10的通孔18。通孔18的个数与第一行星轮9和偏心轴10的个数相同。第二少齿差行星轮5上的通孔18大小相同、位置相对。当前后两个第二少齿差行星轮5的通孔18重叠时，两个第二少齿差行星轮5的外齿会出现错位。前后两个第二少齿差行星轮5的相位差为180°。当偏心轴10转动角度为0°时，两个第二少齿差行星轮5与内齿圈4的啮合状态为，一个啮合在内齿圈4的最上方，一个啮合在内齿圈4的最下方；当偏心轴10转动角度为180°时，两个第二少齿差行星轮5与内齿圈4的啮合状态互换，一个啮合在内齿圈4的最下方，一个啮合在内齿圈4的最上方。

本发明的工作原理如图2所示：小锥齿轮12带动输入轴13的大锥齿轮11转动，进而带动与输入轴13啮合的两个第一行星轮9转动。在与第一行星轮9固定连接的偏心轴10驱动下，两个与内齿圈4啮合的第二少齿差行星轮5在绕输入轴13轴线进行公转的同时，还会绕自身的轴线进行自转。又因为两个第二少齿差行星轮5的自转，所以带动了两个偏心轴10绕输入轴13的轴线进行公转，也就是两个第一行星轮9绕输入轴13的轴线进行公转。由于两个偏心轴10通过轴承与第一行星架7和第二行星架2连接，所以两个偏心轴10绕输入轴13轴线的公转，带动了第一行星架7和第二行星架2绕输入轴13轴线的转动。与第二行星架2固定连接的输出轴1，在第二行星架2的带动下，最终实现了其自转矢量以1:1的速比由输出轴1向外传递。由于小锥齿轮12和输入轴13的大锥齿轮11啮合范围在10°～170°，所以本发明的输入端和输出端可在10°～170°的范围内传动。

在本发明中，由于第一行星架7和第二行星架2的自转是通过偏心轴10的公转推动实现的，为了分担偏心轴10在公转时第一行星架7和第二行星架2所施加的剪切力，进而加强整个行星齿轮机构的传动强度，故在第一行星架7、第二少齿差行星轮5以及第二行星架2上增设了相应的加强结构，具体如图6、图7和图10所示：

在第一行星架7中心点对称的位置上设有两个加强件20。两个加强件20分别位于相邻两个通孔18之间。在第二少齿差行星轮5上设置有两个加强件贯穿孔19。两个加强件20可插装在加强件贯穿孔19内。从而实现增加强度，承担剪切力的目的。此外，在加强件20上还开设有轴线与输入轴13轴线平行的销孔21。第二行星架2上同样开设有销孔21。加强件20与第二行星架2上的销孔21相对贯通并销轴连接。销孔21一方面起到定位的作用，另一方面还能够通过销轴传递力矩，承载转矩。

如图11和图12所示，在本发明中，第一行星轮9也可设置为三个，偏心轴10为三根。只要满足三个第一行星轮9能够均布在圆柱齿轮15的圆周上，并与其啮合即可。同样的，第一行星轮9也可设置为四个，偏心轴10为四根。

Claims (8)

1.一种少齿差渐开线减速机构，包括输入轴、输出轴以及位于壳体内的行星齿轮机构；其特征在于：所述输入轴为一根直轴，输入轴靠近输入端的轴杆上设有齿轮，输入轴的轴杆设置在行星齿轮机构的中心位置；所述行星齿轮机构包括内齿圈、第一行星轮、第一行星架、第二少齿差行星轮、第二行星架以及偏心轴；所述内齿圈固定在壳体内；所述第二少齿差行星轮为两个；所述第一行星轮和偏心轴的数量相同且至少为两个；所述第一行星轮均布在输入轴齿轮的圆周上并与其啮合；在第一行星轮的中心位置均固定有一根偏心轴，偏心轴依次穿过第一行星架、第二少齿差行星轮和第二行星架上所对应设置的通孔，偏心轴通过轴承与通孔连接；所述第二少齿差行星轮与所述内齿圈啮合，所述第一行星架和第二行星架通过轴承与内齿圈连接；所述内齿圈固定在所述壳体内；所述输出轴与第二行星架固定连接，输出轴的轴线与输入轴的轴线重合；所述第一行星架在中心点对称的位置上设有至少两个加强件，加强件分别位于所述第一行星架的通孔之间；所述第二少齿差行星轮上设置有数量相同的加强件贯穿孔，加强件可插装在加强件贯穿孔内；所述加强件上开设有轴线与输入轴轴线平行的销孔，所述第二行星架上同样开设有销孔，加强件与第二行星架上的销孔相对贯通并通过销轴连接。

2.如权利要求1所述的少齿差渐开线减速机构，其特征在于：所述第二少齿差行星轮的相位相差为180°。

3.如权利要求1所述的少齿差渐开线减速机构，其特征在于：所述第一行星轮和偏心轴的数量为三个或四个。

4.如权利要求1所述的少齿差渐开线减速机构，其特征在于：所述输入轴的输入端为一个大锥齿轮，大锥齿轮与一个小锥齿轮啮合，小锥齿轮与外部的动力机构连接。

5.如权利要求4所述的少齿差渐开线减速机构，其特征在于：所述小锥齿轮和输入轴的大锥齿轮啮合范围在10°~170°。

6.如权利要求1所述的少齿差渐开线减速机构，其特征在于：所述输入轴靠近输入端的齿轮为圆柱齿轮。

7.如权利要求1所述的少齿差渐开线减速机构，其特征在于：所述输入轴穿过第二少齿差行星轮的中心孔，该中心孔的孔径大于输入轴的轴径。

8.如权利要求1所述的少齿差渐开线减速机构，其特征在于：所述偏心轴与第二少齿差行星轮之间通过滚针轴承连接。