CN110939695A - 全滚圆活齿一齿差行星减速机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全滚圆活齿一齿差行星减速机，包括滚动式的输入机构和偏心环式输出机构，输入机构和偏心环式输出机构之间通过一齿差行星传动机构进行减速传动。本发明将转臂轴承与齿座圈合二为一，输入轴带动偏心套作偏心转动并推动无外圈的转臂轴承，使活齿与内齿圈的内圆弧齿廓相啮合作行星运动，偏心环与输出轴之间的同心轴承具有行星运动的分解、平衡、偏差补偿以及将偏心运动转化为定轴转动的功能，同心轴承的外圈承载高速公转，内圈承载低速自转及合力同偏心距，使输出轴产生低速大转矩的减速传动，滚动代替滑动，传动效率更高，偏心环实体上无导槽或销孔，使得整个结构的强度得到充分保证，以适应高效率、大功率减速器。

Description

全滚圆活齿一齿差行星减速机

技术领域

本发明属于少齿差行星减速机技术领域，具体涉及一种全滚圆活齿一齿差行星减速机。

背景技术

目前，活齿传动一般分为滚子活齿传动、活齿针轮传动和T形活齿传动，这三种活齿传动都是由美国的推杆活齿传动专利改进演变而来，这三种活齿传动的基本特点是将输入端的活齿和输出滚子一起合二为一，都置于一个活齿架的径向导槽式的机构中，其结构简单，但是使输入机构一齿差传动和输出机构的活齿运动为曲柄滑块式机构，变得很复杂、产生的滑动摩擦，磨损和发热严重，只能适用于小功率传动。还有一种活齿传动是套筒(孔销式)活齿传动，是将输入机构与输出机构分开，采用了传动效率很高的孔销式输出机构，可用于较大功率传动，但是现有的套筒(孔销式)活齿传动减速机存在着使传动比减少、同时啮合的齿数减少、结构复杂、体积较大等缺点。在现有的活齿传动中，为了转动的活齿定位，活齿必有齿座，活齿与定位齿座多为径向导槽式，其滑动摩擦较大，磨损和发热严重；半埋式齿座圈的滑动摩擦也较大。虽然有滚动式(双排)齿座和在活齿中都装滚动轴承(称“全滚动”)的，但仍采用径向导槽式活齿架，并未消除滑动的较大摩擦，反而使结构很复杂。

滚子活齿少齿差行星减速机的输入和输出端一般采用径向导槽式传动机构，其结构复杂，传动效率不高，一般为80％～85％，不适宜大功率传动，孔销或导槽的个数很多，导槽一般为20个至80个，孔销一般为8对至16对以上，使得整个输入和输出机构的加工工艺精度很高。活齿架(座)结构复杂，尤其径向导槽式活齿架强度较弱。

总之，以上所述的活齿行星传动减速机只适应小功率传动。应设计一种高效率、大功率的减速机。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种全滚圆活齿一齿差行星减速机，其与现有的几种活齿减速机相比，除了传统的偏心套和一齿差啮合传动外，几乎都是全新的技术，结构设计合理，输入机构包括输入轴、偏心套和无外圈的转臂轴承，偏心套产生偏心转动和正弦波，无外圈的转臂轴承和齿座圈合二为一，减少了一圈滚子，均载环对活齿具有精确的、自动的均分、定位和均载的功能，所以不采用径向导槽式活齿架，以滚动代替了滑动，显著地提高了传动效率，结构更简单，偏心套推动活齿与内齿圈的内圆弧齿廓相啮合，并同活齿圈和偏心环一起进行一齿差行星运动，其传动比为活齿的齿数值，在偏心环与输出轴之间装一个同心轴承，以滚动轴承滚动代替导槽式的滑动，偏心环的高速公转(平动)由同心轴承的外圈承载，低速自转及合力由同心轴承内圈和输出轴一起承载，作用到输出轴上的合力同偏心距产生低速大扭矩的减速传动，同心轴承具有更多功能，把行星运动的复合运动分解为公转和自转，使运动偏差由轴承的滚动体的滚动来补偿，使运动平衡，使偏心运动转化为输出轴的定轴转动，也就是说，把偏心环的行星运动用一个同心轴承很简单的传到输出轴上，实现了减速机的低速大扭矩的功能，偏心环、均载环、同心轴承和无外圈的转臂轴承所派生出的多功能是技术内涵很强的实质性特点的体现，实现了由小功率提高到高效率、大功率的活齿减速机，具有广阔的发展前景，同时又因结构简单和紧凑给现代微型减速机的发展奠定了基础。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：包括滚动式的输入机构和偏心环式输出机构，所述输入机构和偏心环式输出机构之间通过一齿差行星传动机构以滚动的方式进行减速传动，所述输入机构包括输入轴和套装在输入轴上的偏心套，所述一齿差行星传动机构包括内齿圈和设置在内齿圈内的活齿圈，所述活齿圈包括多个与内齿圈的齿廓相啮合的活齿，所述活齿圈的输入端与偏心套的外圈之间设置有能够起到齿座圈作用的无外圈的转臂轴承，所述活齿圈中的活齿的输入端与无外圈的转臂轴承的滚动体相互啮合，所述活齿圈的输出端连接在偏心环式输出机构上。

上述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述活齿为圆柱形滚子活齿，所述滚动体为圆柱形滚动体。

上述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述无外圈的转臂轴承的轴承内圈固定在偏心套的外圈，所述偏心套通过键固定在输入轴上。

上述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述输入轴上固定安装有用于平衡输入轴上由偏心套产生的径向载荷的平衡块。

上述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述活齿圈输出端的外圈套设有起均载、均分和定位作用的均载环。

上述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：多个所述活齿沿均载环的周向均匀布设。

上述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述偏心环式输出机构包括输出轴和套装在输出轴上的偏心环，所述偏心环的外圈紧贴活齿圈输出端的内圈布设。

上述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述偏心环与输出轴之间设置有同心轴承。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明保持了活齿传动的优点，传动比很大，为20～80；同时啮合齿数近二分之一；提高了转臂轴承的寿命；结构简单，活齿可实行自动化加工生产线，加工容易；活齿损坏后，可换齿不换齿轮(活齿圈)，这对于大型减速机有突出的经济效益。

2、本发明的核心关键技术是以滚子滚动代替导槽滑动，明显的提高了传动效率来实现大功率的活齿减速机。首先将输入机构与输出机构分开，各自采取高效率的滚动摩擦来代替滑动摩擦传动，使得整机近于全滚动，其传动效率接近滚动轴承的效率。

3、本发明通过将无外圈的转臂轴承的滚动体与齿座圈的一圈滚子合二为一，减少了一圈滚子，使结构更简单，减少了运动链，使传动效率更高，无外圈的转臂轴承的内圈和均载环对滚动体和活齿具有均分和定位的功能，同时具有均载的多功能。

4、本发明将偏心套产生的正弦波和一齿差行星运动，用一个较大的偏心环，以一个大循环的运动统统转化为滚动轴承的转动，没有数十个导槽或销孔，大大的简化了传动结构，运动形态发生了本质的变化。

5、本发明偏心环式输出机构结构更简单，仅采用偏心环和同心轴承就可以实现高效率传动，偏心环、均载环、无外圈的转臂轴承和偏心环中的同心轴承(即二环二轴承)派生出对行星运动进行了分解、平衡、补偿、转化的多功能，均载环是偏心环和活齿组成的类似滚动轴承的外圈，还派生出对活齿实现精确自动的均分、定位和均载的多功能，二环二轴承的技术内涵扩展和多功能的特色，属于现代机械设计理论中系统化设计的功能分解法。

6、本发明的机械强度得到了充分的保证，首先是活齿的凸凹型啮合，强度很高，偏心环实体上无导槽或销孔，活齿和无外圈的转臂轴承的滚动体由均载环进行均分、定位和均载，滚动体数量多，分布圆直径大，无外圈的转臂轴承所处空间很大，可增大轴承直径，进而提高了机械强度和使用寿命。

综上所述，本发明与现有的几种活齿减速机相比，除了传统的偏心套和一齿差啮合传动外，几乎都是全新的，其结构设计合理，使无外圈的转臂轴承和齿座圈合二为一，均载环对活齿具有精确的、自动的均分、定位和均载的多功能，所以不需要径向导槽式活齿架，滚动代替了滑动，显著地提高了传动效率，偏心环式输出机构，以同心轴承转动代替导槽式的滑动，进一步提高了传动效率，偏心环内的同心轴承具有分解等多功能，所派生出的多功能是技术内涵很强的实质性特点的体现，实现了由小功率提高到高效率、大功率的活齿减速机，而且结构更简单，具有广阔的发展前景，同时给现代微型减速机的发展奠定了基础。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本发明偏心环式输出机构的结构示意图。

附图标记说明:

1—输入轴； 2—偏心套； 3—无外圈的转臂轴承；

3-1—滚动体； 3-2—轴承内圈； 4—活齿；

5—内齿圈； 6—输出轴； 7—偏心环；

8—同心轴承； 9—螺栓； 10—均载环；

11—壳体； 12—键； 13—大端盖；

14—小端盖； 15—平衡块。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本发明包括滚动式的输入机构和偏心环式输出机构，所述输入机构和偏心环式输出机构之间通过一齿差行星传动机构以滚动的方式进行减速传动，所述输入机构包括输入轴1和套装在输入轴1上的偏心套2，所述一齿差行星传动机构包括内齿圈5和设置在内齿圈5内的活齿圈，所述活齿圈包括多个与内齿圈5的齿廓相啮合的活齿4，所述活齿圈的输入端与偏心套2的外圈之间设置有能够起到齿座圈作用的无外圈的转臂轴承3，所述活齿圈中的活齿4的输入端与无外圈的转臂轴承3的滚动体3-1相互啮合，所述活齿圈的输出端连接在偏心环式输出机构上。

实际使用时，输入机构和偏心环式输出机构均以高效率的滚子滚动代替导槽滑动，使得减速机整机传动近于全滚动，但滚动的过程中不都是滚动摩擦，因此可以称之为全滚圆，其传动效率接近滚动轴承的效率，明显的提高了传动效率来实现大功率的活齿减速机。

实际使用时，无外圈的转臂轴承3代替传统的转臂轴承和齿座圈，使得无外圈的转臂轴承3的滚动体3-1与传统减速机的齿座圈的一圈滚子合二为一，因此，与现有的减速机相比，其输入机构减少了一圈滚子，使结构更简单，减少了运动链，使传动效率更高。

实际使用时，滚动体3-1的数量与活齿4的数量相等且一一对应，通过将滚动体3-1与活齿4直接啮合，滚动体3-1在传动的同时还能够对活齿4进行定位，相当于一个齿座圈的作用，使减速机输入机构的结构更简单，减少了运动链，使传动效率更高。

需要说明的是，由于无外圈的转臂轴承3的滚动体3-1与活齿4直接啮合，滚动体3-1数量多，分布圆直径大，无外圈的转臂轴承3所处空间很大，可增大无外圈的转臂轴承3的直径，进而提高了减速机的机械强度和使用寿命。

本实施例中，内齿圈5的齿数比活齿圈中活齿4的数量多一个，内齿圈5的中心与活齿圈的中心是偏心的，活齿圈的活齿4与内齿圈5的齿廓相啮合作行星运动。

实际使用时，活齿4与内齿圈5的齿廓相啮合作一齿差行星运动，内齿圈5的内凹型的理论齿廓的共轭曲线为短幅内摆线的等距线的包络线，现在广泛根据齿形替代理论采用内圆弧齿廓，又称为密切圆齿廓，不需要摆线专用机床加工，降低了加工难度，圆弧齿廓必须进行优化，以小于齿形加工误差为目标函数，以保证传动精度和传动的平稳性。

本实施例中，所述活齿4为圆柱形滚子活齿，所述滚动体3-1为圆柱形滚动体。

实际使用时，活齿4的长度大于滚动体3-1的长度，滚动体3-1位于活齿4的输入端，活齿4的轴线与滚动体3-1的轴线相互平行，活齿4与滚动体3-1之间滚动传动。

本实施例中，所述无外圈的转臂轴承3的轴承内圈3-2固定在偏心套2的外圈，所述偏心套2通过键12固定在输入轴1上。

实际使用时，偏心套2产生偏心转动和正弦波，偏心套2推动活齿4与内齿圈5的内圆弧齿廓相啮合，并同活齿圈和偏心环7一起进行一齿差行星运动，其传动比为活齿4的个数。

实际使用时，偏心套2通过键12装在输入轴1上，壳体11上靠近输入机构的一侧设置有大端盖13，内齿圈5通过螺栓9固定安装在壳体11和大端盖13之间，螺栓9采用长螺栓，能够使内齿圈5和大端盖13均与壳体11紧固连接，壳体11上设置有偏心环式输出机构的一侧设置有小端盖14，输入机构和偏心环式输出机构通过大端盖13和小端盖14封装在壳体11和内齿圈5内，输入轴1的一端伸出至大端盖13外部用于连接驱动机构，输出轴6的一端伸出至小端盖14的外部用于连接执行机构；输入轴1与大端盖13之间安装有轴承，输出轴6与壳体11之间、以及输出轴6与小端盖14之间均安装有轴承；无外圈的转臂轴承3装在偏心套2的外圈，无外圈的转臂轴承3的内圈与偏心套2固定连接。

需要说明的是，在减速机的整体装配时，必须保证输入机构和偏心环式输出机构之间的同心度，输入机构和偏心环式输出机构中心的偏心距精度都要满足运转的平稳性。

本实施例中，所述输入轴1上固定安装有用于平衡输入轴1上由偏心套2产生的径向载荷的平衡块15。

实际使用时，输入轴1上固定安装有与偏心套2相互配合的平衡块15，平衡块15布设在偏心套2的内侧；由于输入轴1带动偏心套2运动产生的波动和不平衡力、以及一齿差错齿运动等造成减速机所受的负载和速度波动较大，因此需要增加均载环10和平衡块15来平衡输入轴1上由偏心套2等产生的径向载荷的波动；应作平衡试验，改变平衡块15的形状和质量，调整平衡块15的安装位置，以使波动量更小。

本实施例中，所述活齿圈输出端的外圈套设有起均载、均分和定位作用的均载环10。

实际使用时，均载环10能够在壳体11内随着活齿圈一起做行星运动，本发明中的均载环10除了具有均载的作用外，无外圈的转臂轴承3的内圈和均载环10对滚动体3-1和活齿4还具有均分和定位的作用，所以不采用径向导槽式活齿架，以滚动代替了滑动，显著地提高了传动效率，结构更简单。

安装时，为了活齿圈整体安装方便，应配装一个保持架，保持架应具有较大的弹性变形补偿作用，活齿圈与偏心环7的装配不能过松，否则两者不能一起作行星运动，均载环10、活齿4和无外圈的转臂轴承3组装的精度很关键，确保传动精度和转动灵活；无外圈的转臂轴承3与偏心套2装配时采用温差法，不能用锤敲。

如图3所示，本实施例中，多个所述活齿4沿均载环10的周向均匀布设。

实际使用时，活齿4的输出端限位于均载环10和偏心环7之间，偏心环7、活齿4和均载环10组合在一起类似于一个滚动轴承，均载环10为该滚动轴承的外圈，偏心环7的外圈为该滚动轴承的内圈，进而派生出对活齿4实现精确自动的均分、定位和均载的多功能。

本实施例中，所述偏心环式输出机构包括输出轴6和套装在输出轴6上的偏心环7，所述偏心环7的外圈紧贴活齿圈输出端的内圈布设。

实际使用时，偏心环7的实体上无导槽或销孔，使得整个结构的强度得到充分保证，以适应高效率、大功率减速器，同时，活齿4和无外圈的转臂轴承3的滚动体3-1由均载环10进行均分、定位和均载。

本实施例中，偏心环7的外圈紧贴活齿圈的内圈布设，进而将偏心套2产生的正弦波和一齿差行星运动，用一个较大的偏心环7，以一个大循环的运动统统转化为滚动轴承的转动，大大的简化了传动结构，运动形态发生了本质的变化。

需要说明的是，输入轴1和输出轴6均为台阶轴，输出轴6大径端的直径大于输入轴1大径端的直径，输出轴6的大径端与输入轴1的大径端通过轴承连接，能够提高输入轴1的运行稳定性，避免输入轴1在进行高速转动的过程中发生径向跳动，进而影响减速机的运行稳定性和整体使用寿命，输出轴6的大径端开设有轴承安装孔。

本实施例中，所述偏心环7与输出轴6之间设置有同心轴承8。

实际使用时，采用偏心环7和同心轴承8就可以实现高效传动，偏心环7和同心轴承8派生出对行星运动进行了分解、平衡、补偿、转化的多功能，均载环10是偏心环7和活齿4组成的类似滚动轴承的外圈，还派生出对活齿4实现精确自动的均分、定位和均载的多功能。

需要说明的是，通过在偏心环7与输出轴6之间装一个同心轴承8，以滚动轴承滚动代替导槽式的滑动，偏心环7的高速公转(平动)由同心轴承8的外圈承载，低速自转及合力由同心轴承8内圈和输出轴6一起承载，作用到输出轴6上的合力同偏心距产生低速大扭矩的减速传动，同心轴承8具有更多功能，把行星运动的复合运动分解为公转和自转，使运动偏差由同心轴承8的滚动体的滚动来补偿，使运动平衡，使偏心运动转化为输出轴的定轴转动，也就是说，把偏心环7的行星运动用一个同心轴承8很简单的传到输出轴6上，实现了减速机的低速大扭矩的功能。

本实施例中，同心轴承8的外圈与偏心环7的内圈紧固连接，同心轴承8的内圈与输出轴6紧固连接。

减速机使用前，要进行散热计算和温升计算，根据散热计算和温升计算的结果选择对应的飞溅润滑或者冷却润滑泵润滑；

减速机的设计计算参照机械设计手册；减速机按照国家标准进行型式试验，必须达标。

本发明实际使用时，输入轴1在驱动机构的驱动下作定轴转动，进而能够带动偏心套2作偏心转动，偏心套2推动无外圈的转臂轴承3，无外圈的转臂轴承3的滚动体3-1与活齿4相啮合，进而使活齿圈的输入端与内齿圈5的齿廓相啮合作行星运动，无外圈的转臂轴承3的内圈和均载环10对滚动体3-1和活齿4进行均载、均分和定位；活齿圈输出端内圈的偏心环7与活齿4一起做行星运动，在偏心环7与输出轴6之间的同心轴承8具有行星运动的分解、平衡、偏差补偿以及将偏心运动转化为定轴转动的多功能，偏心环7的高速、公转、平动传递给同心轴承8的外圈，偏心环7的自转的低速和合力作用到同心轴承8的内圈和输出轴6上，合力和偏心距使输出轴6产生低速大转矩的减速传动，滚动代替滑动，传动效率更高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：包括滚动式的输入机构和偏心环式输出机构，所述输入机构和偏心环式输出机构之间通过一齿差行星传动机构以滚动的方式进行减速传动，所述输入机构包括输入轴(1)和套装在输入轴(1)上的偏心套(2)，所述一齿差行星传动机构包括内齿圈(5)和设置在内齿圈(5)内的活齿圈，所述活齿圈包括多个与内齿圈(5)的齿廓相啮合的活齿(4)，所述活齿圈的输入端与偏心套(2)的外圈之间设置有能够起到齿座圈作用的无外圈的转臂轴承(3)，所述活齿圈中的活齿(4)的输入端与无外圈的转臂轴承(3)的滚动体(3-1)相互啮合，所述活齿圈的输出端连接在偏心环式输出机构上。

2.按照权利要求1所述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述活齿(4)为圆柱形滚子活齿，所述滚动体(3-1)为圆柱形滚动体。

3.按照权利要求1所述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述无外圈的转臂轴承(3)的轴承内圈(3-2)固定在偏心套(2)的外圈，所述偏心套(2)通过键(12)固定在输入轴(1)上。

4.按照权利要求1所述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述输入轴(1)上固定安装有用于平衡输入轴(1)上由偏心套(2)产生的径向载荷的平衡块(15)。

5.按照权利要求1所述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述活齿圈输出端的外圈套设有起均载、均分和定位作用的均载环(10)。

6.按照权利要求5所述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：多个所述活齿(4)沿均载环(10)的周向均匀布设。

7.按照权利要求1所述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述偏心环式输出机构包括输出轴(6)和套装在输出轴(6)上的偏心环(7)，所述偏心环(7)的外圈紧贴活齿圈输出端的内圈布设。

8.按照权利要求7所述的全滚圆活齿一齿差行星减速机，其特征在于：所述偏心环(7)与输出轴(6)之间设置有同心轴承(8)。

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