CN110259890A - 一种轴向激波活齿减速器 - Google Patents

一种轴向激波活齿减速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轴向激波活齿减速器。其中高速级是由中心轮、三个径向均布的行星轮、三根径向均布的曲柄轴和系杆组成的K‑H型差动轮系。低速级包括圆盘、激波器、四片径向均布的端面齿轮、针齿、针齿盘和壳体。曲柄轴左端与行星轮固联，右端与针齿盘销孔组成转动副。三个偏置方向一致曲拐部分与圆盘上组成转动副，圆盘安装在激波器中央的偏心孔内。使得行星轮自转运动转化为激波器的自转运动进而产生轴向激波。四片端面齿轮在激波器和壳体轴向导槽的作用下轴向移动，推动针齿盘旋转。本发明具有较高的传动效率和可靠性，制造方便，结构紧凑，速比大。采用轴向激波，参与啮合的齿数多，刚度大，传动平稳。

Description

一种轴向激波活齿减速器
技术领域
本发明涉及行星传动领域，具体涉及活齿传动领域，尤其涉及一种轴向激波活齿减速器。
背景技术
随着生产的发展与科技的进步，尤其是机床、机器人等领域对减速器提出了体积小、重量轻、速比大，以及高刚度和高效率等要求。目前，以日本等发达国家生产的该类减速器代表着世界先进水平，其产品已成熟且系列化生产，而我国仍处于理论研究及小批量样机试制阶段。谐波减速器和RV减速器是目前应用最为广泛的减速器。谐波减速器基于少齿差原理，利用激波器带动柔轮在钢轮内旋转，具有速比大、效率高等优点。但其柔轮会周期性变形，易产生疲劳破坏。RV减速器同样基于少齿差原理，由曲柄带动摆线轮在针轮内做平面一般运动，具有速比大、精度高、传动平稳等优点。但摆线轮加工难度大，常常涉及修型等问题。
发明内容
为针对大速比高刚度的需求，弥补现有减速器的不足，本发明提出的一种轴向激波活齿减速器。本发明具有较高的传动效率和可靠性，制造方便，结构紧凑，速比大。采用轴向激波，参与啮合的齿数多，刚度大，传动平稳。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种轴向激波活齿减速器，包括高速级和低速级，所述高速级是由一个中心轮、三个周向均布的行星轮、三根周向均布的曲柄轴和系杆组成的K-H型差动轮系；所述低速级包括圆盘、激波器、四片周向均布的端面齿轮、针齿盘和壳体；所述圆盘和所述针齿盘上均设有三个周向均布的销孔；所述端面齿轮的背面设有带有凹槽的凸块，所述凹槽内设有端面齿轮滚子，所述圆盘的与所述端面齿轮相对的端面设有周向均布的多个针齿槽，每个针齿槽内均设有一个针齿；所述壳体设有四个轴向导槽，四片端面齿轮的凸块嵌在所述轴向导槽内，所述端面滚子与所述激波器的工作面接触；所述激波器工作面的理论廓线的直角坐标方程为
式(1)中：R--激波器工作面理论廓线所在圆柱面的半径，e--激波器轴向激波幅值，θ--激波器转角；所述端面齿轮为端面波数为z的曲面，且满足关系：z＝n÷4，所述端面齿轮的端面理论廓线的直角坐标方程为
式(2)中，n为针齿的数量；所述曲柄轴的一端分别与三个行星轮固联，所述曲柄轴的另一端分别与所述针齿盘上三个位置对应的销孔组成转动副；所述三根曲柄轴偏置方向一致，所述三根曲柄轴的曲拐部分与所述圆盘上三个位置对应的销孔组成转动副；所述圆盘安装在所述激波器中央的偏心孔内，从而由三个行星轮的自转运动实现所述激波器的自转运动，进而产生轴向激波。
本发明中，四片端面齿轮受到所述激波器产生的轴向推力，在所述壳体轴向导槽的约束作用下轴向移动，并推动所述针齿盘旋转；所述针齿盘通过所述曲柄轴将旋转运动反馈给高速级，从而形成封闭式传动。
所述针齿的数量n与针齿槽数量相等。
所述四片端面齿轮中，相邻两片端面齿轮的端面曲面存在90°相位差，即其初相位分别对应0°、90°、180°、270°，使得所述四片端面齿轮能够依次推动所述针齿盘旋转。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用轴向激波方式，速比大，结构紧凑，制造方便。采用多齿啮合方式，刚度大，承载能力高，传动平稳，可靠性高。
附图说明
图1是本发明轴向激波活齿减速器的机构简图；
图2是图1中A-A所示剖切位置的剖视图；
图3是图1中B-B所述剖切位置的剖视图；
图4是图1中所述端面齿轮的结构示意图；
图5是图1中所示壳体的结构示意图；
图6是本发明轴向激波活齿减速器的爆炸图。
图中：1-中心轮，2-行星轮，3-曲柄轴，4-系杆，5-圆盘，6-激波器，7-端面齿轮，8-针齿，9-针齿盘，10-壳体，11-圆盘轴承，12-曲柄轴轴承，13-端面齿轮滚子，14-轴向导槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图6所示，本发明提出的一种轴向激波活齿减速器，包括高速级和低速级，所述高速级是由一个中心轮1、三个周向均布的行星轮2、三根周向均布的曲柄轴3和系杆4组成的K-H型差动轮系；所述低速级包括圆盘5、激波器6、四片周向均布的端面齿轮7、针齿盘9和壳体10。
如图2、图3和图6所示，所述圆盘5和所述针齿盘9上均设有三个周向均布的销孔；如图4所示，所述端面齿轮7的背面设有带有凹槽的凸块，所述凹槽内设有端面齿轮滚子13。如图6所示，所述圆盘5的与所述端面齿轮7相对的端面设有周向均布的多个针齿槽，每个针齿槽内均设有一个针齿8，即所述针齿8的数量n与针齿槽数量相等。
如图1、图5和图6所示，所述壳体10设有四个轴向导槽14，四片端面齿轮7的凸块嵌在所述轴向导槽14内，所述端面滚子13与所述激波器6的工作面接触。
所述激波器工作面的理论廓线的直角坐标方程为
式(1)中：R--激波器工作面理论廓线所在圆柱面的半径，e--激波器轴向激波幅值，θ--激波器转角；
所述端面齿轮7为端面波数为z的曲面，且满足关系：z＝n÷4，所述端面齿轮7的端面理论廓线的直角坐标方程为
式(2)中，n为针齿的数量；
如图1和图3所示，所述曲柄轴3的一端分别与三个行星轮2固联，所述曲柄轴3的另一端通过曲柄轴轴承12分别与所述针齿盘9上三个位置对应的销孔组成转动副；所述三根曲柄轴3偏置方向一致，所述三根曲柄轴3的曲拐部分与所述圆盘5上三个位置对应的销孔组成转动副；所述圆盘5安装在所述激波器6中央的偏心孔内，从而由三个行星轮2的自转运动实现所述激波器6的自转运动，进而产生轴向激波。
所述四片端面齿轮7中，相邻两片端面齿轮的端面曲面存在90°相位差，即其初相位分别对应0°、90°、180°、270°，使得所述四片端面齿轮7能够依次推动所述针齿盘9旋转。四片端面齿轮7受到所述激波器6产生的轴向推力，在所述壳体10轴向导槽的约束作用下轴向移动，并推动所述针齿盘9旋转；所述针齿盘9通过所述曲柄轴3将旋转运动反馈给高速级，从而形成封闭式传动。
本发明中所述激波器6与所述壳体10之间设有第一滚动轴承，所述激波器6与所述系杆4的支撑盘之间设有第二滚动轴承，所述激波器6与所述圆盘5之间设有圆盘轴承11。所述齿针盘9与壳体10之间设有第三滚动轴承。
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种轴向激波活齿减速器，包括高速级和低速级，所述高速级是由一个中心轮(1)、三个周向均布的行星轮(2)、三根周向均布的曲柄轴(3)和系杆(4)组成的K-H型差动轮系；其特征在于：
所述低速级包括圆盘(5)、激波器(6)、四片周向均布的端面齿轮(7)、针齿盘(9)和壳体(10)；所述圆盘(5)和所述针齿盘(9)上均设有三个周向均布的销孔；所述端面齿轮(7)的背面设有带有凹槽的凸块，所述凹槽内设有端面齿轮滚子(13)，所述圆盘(5)的与所述端面齿轮(7)相对的端面设有周向均布的多个针齿槽，每个针齿槽内均设有一个针齿(8)；所述壳体(10)设有四个轴向导槽(14)，四片端面齿轮(7)的凸块嵌在所述轴向导槽(14)内，所述端面滚子(13)与所述激波器(6)的工作面接触；
所述激波器工作面的理论廓线的直角坐标方程为
式(1)中：R--激波器工作面理论廓线所在圆柱面的半径，e--激波器轴向激波幅值，θ--激波器转角；
所述端面齿轮(7)为端面波数为z的曲面，且满足关系：z＝n÷4，所述端面齿轮(7)的端面理论廓线的直角坐标方程为
式(2)中，n为针齿的数量；
所述曲柄轴(3)的一端分别与三个行星轮(2)固联，所述曲柄轴(3)的另一端分别与所述针齿盘(9)上三个位置对应的销孔组成转动副；所述三根曲柄轴(3)偏置方向一致，所述三根曲柄轴(3)的曲拐部分与所述圆盘(5)上三个位置对应的销孔组成转动副；所述圆盘(5)安装在所述激波器(6)中央的偏心孔内，从而由三个行星轮(2)的自转运动实现所述激波器(6)的自转运动，进而产生轴向激波。
2.根据权利要求1所述轴向激波活齿减速器，其特征在于，四片端面齿轮(7)受到所述激波器(6)产生的轴向推力，在所述壳体(10)轴向导槽的约束作用下轴向移动，并推动所述针齿盘(9)旋转；所述针齿盘(9)通过所述曲柄轴(3)将旋转运动反馈给高速级，从而形成封闭式传动。
3.根据权利要求1所述轴向激波活齿减速器，其特征在于，所述针齿(8)的数量n与针齿槽数量相等。
4.根据权利要求1-3中任一所述轴向激波活齿减速器，其特征在于，所述四片端面齿轮(7)中，相邻两片端面齿轮的端面曲面存在90°相位差，即其初相位分别对应0°、90°、180°、270°，使得所述四片端面齿轮(7)依次推动所述针齿盘(9)旋转。
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