CN111911604B - 无活齿架平面正弦活齿减速单元 - Google Patents

无活齿架平面正弦活齿减速单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无活齿架平面正弦活齿减速单元，包括主动轴、第一深沟球轴承、减速传动钢球、固定中心盘、行星盘、滚针轴承、密封圈、交叉滚子轴承、第二深沟球轴承、中间壳体、定位套和等速机构；所述行星盘随所述主动轴偏心轴段的公转作为偏心运动减速传动的输入，经减速传动后，行星盘的自转运动作为减速传动的输出；减速后的速度通过等速机构将速度输出；本发明中给出了斜柱式等速机构、球形等速机构两种方案，两种等速方案的输入速度均为行星盘的自转转速，输出均为交叉滚子轴承内圈的转动速度；此减速单元可组成单级无活齿架平面正弦活齿减速器、双级平面正弦活齿减速器、封闭式无活齿架平面正弦活齿减速器等相关减速结构当中。

Description

无活齿架平面正弦活齿减速单元
技术领域
本发明涉及机械传动中的活齿减速器技术领域，尤其涉及一种无活齿架平面正弦活齿减速单元。
背景技术
活齿减速器因具有大传动比的特点而被广泛应用到航天、机器人和钻井平台等工业领域，并得到相关领域的认可。但对现存的平面正弦活齿减速器而言，都由含活齿架的结构组成，活齿架限制了传动钢球的大小从而限制了在有限空间内的传动钢球的个数，最终限制了传动比的大小，此外含活齿架的平面正弦活齿减速器由于活齿架的存在增大了传动过程中的摩擦和磨损，因而降低了减速器的使用寿命和工作效率。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种无活齿架平面正弦活齿减速单元，该减速单元具有结构紧凑、轴向尺寸小以及能够实现大的传动比的传输等特点，同时弥补了含活齿架的平面正弦活齿减速器的不足，可用于对传动比需求较大的工作环境当中，而且通过此单元可组成单级无活齿架平面正弦活齿减速器、双级平面正弦活齿减速器以及封闭式无活齿架平面正弦活齿减速器等。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的无活齿架平面正弦活齿减速单元，所述减速单元包括主动轴、第一深沟球轴承、减速传动钢球、固定中心盘、行星盘、滚针轴承、密封圈、交叉滚子轴承、第二深沟球轴承、中间壳体、定位套和等速机构；
所述固定中心盘上设置有圆周均布的凹槽，用于固定装配减速传动钢球，所述固定中心盘内端左部通过密封圈对该减速单元进行密封，所述固定中心盘内端右部通过第一深沟球轴承对主动轴一端进行定位；
所述主动轴为含偏心轴段的多轴段结构，所述行星盘内端通过滚针轴承装配在所述主动轴偏心轴段处，所述行星盘的左端设置有正弦轨道，所述行星盘的右端和交叉滚子轴承之间设置等速机构，所述行星盘左端正弦轨道与减速传动钢球和固定中心盘组成减速传动；
所述交叉滚子轴承内圈中部区域设置有定位孔，用于通过第二深沟球轴承对主动轴另一端进行定位，所述主动轴的两端分别通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承进行定位，所述交叉滚子轴承内圈右端还设置有用于减速结构输出的螺纹孔；
所述中间壳体固定连接在固定中心盘和交叉滚子轴承的外圈之间；
所述定位套设置在滚针轴承和第二深沟球轴承之间，用于对其实现定位。
进一步的，所述等速机构为斜柱式等速机构或球形等速机构。
进一步的，所述斜柱式等速机构包括设置在行星盘右端圆周均布的斜柱式凸体，和设置在交叉滚子轴承内圈左端圆周均布的大斜柱凹槽，所述大斜柱凹槽的半径为斜柱式凸体半径在径向截面上的投影与主动轴偏心轴段的偏心距的大小之和；所述行星盘右端和所述交叉滚子轴承内圈组成等速传动。
进一步的，所述斜柱式凸体可采用圆锥滚子轴承替代。
进一步的，所述球形等速机构包括设置在行星盘右端圆周均布的凹槽，和设置在凹槽内的等速传动钢球，以及设置在交叉滚子轴承内圈左端圆周均布的大凹槽，所述大凹槽的半径为等速传动钢球的半径在径向截面上的投影与减速传动偏心距的大小之和；所述行星盘右端、等速传动钢球和交叉滚子轴承内圈组成等速传动。
进一步的，所述固定中心盘上的凹槽装有减速传动钢球的数量为ZG1，所述行星盘左端面的正弦轨道的正弦波波数为ZK1，在此满足ZG1＝ZK1±1；
所述减速单元的传动比为：
Figure BDA0002623346310000021
进一步的，所述主动轴为多轴段结构，且经过所述固定中心盘通过第一深沟球轴承、和交叉滚子轴承通过第二深沟球轴承进行跨距定位，保证其传动平稳性。
进一步的，所述行星盘随主动轴偏心轴段的公转速度作为减速传动的输入速度，所述行星盘随其自身中心的自转速度作为减速传动的输出速度。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明一改传统的带有活齿架的平面正弦活齿传动结构，使得平面正弦活齿减速器摆脱了活齿架的束缚，使得传动钢球的直径可以变得更小，从而使得在相同外径尺寸情况下，传动比得到较大幅度的提高；
2、本发明受到的限制较小，可以用于单级无活齿架平面正弦活齿减速器、双级平面正弦活齿减速器、封闭式无活齿架平面正弦活齿减速器等场合；
3、本发明由于没有对活齿架进行使用，从而减少了传动过程中的摩擦和磨损，有效的提高了部件的工作寿命和传动效率；
4、本发明合理的实现了对交叉滚子轴承的一件多用，使本发明得以高度集成，便于小尺寸减速器的使用和设计。
附图说明
图1是本发明所提出的无活齿架平面正弦活齿减速单元实施例一的整体装配结构示意图；
图2是图1的爆炸结构示意图；
图3是图2的右侧结构示意图；
图4是实施例一中行星盘的结构示意图；
图5是实施例一中交叉滚子轴承的结构示意图
图6是本发明所提出的无活齿架平面正弦活齿减速单元实施例二的整体装配结构示意图；
图7是图6的爆炸结构示意图；
图8是图7的左侧结构示意图；
图9是实施例二中交叉滚子轴承的结构示意图；
图10是实施例二中行星盘的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
需要说明的是，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。
实施例一
参见图1，给出了本发明所提出的无活齿架平面正弦活齿减速单元的实施例一的整体结构。本实施例中，该减速单元包括主动轴1、第一深沟球轴承2、减速传动钢球3、固定中心盘4、行星盘5、滚针轴承6、密封圈7、交叉滚子轴承8、第二深沟球轴承9、中间壳体10、定位套11、等速机构12、第一紧定螺钉401和第二紧定螺钉801。
参见图2至图5，所述固定中心盘4、交叉滚子轴承8和中间壳体10的外圈上均开设有用于固定连接的通孔，所述固定中心盘4和中间壳体10的左侧通过第一紧定螺钉401固定连接，所述交叉滚子轴承8和中间壳体10的右侧通过第二紧定螺钉801固定连接，且所述第一紧定螺钉401和第二紧定螺钉801呈45度交错连接，所述交叉滚子轴承8的右端设置有用于输出的螺纹孔802；所述滚针轴承6与第二深沟球轴承9之间通过定位套11对其实现定位；所述固定中心盘4内端左部用于减速单元组成减速器的密封，所述固定中心盘4内端右部通过第一深沟球轴承2对所述主动轴1进行定位，所述固定中心盘4的内圈上开设有多个圆周均布的凹槽402，所述凹槽402用于固定装配所述减速传动钢球3；所述主动轴1为含偏心轴段的多轴段结构，所述主动轴1右端通过第二深沟球轴承9对其进行定位，所述主动轴1的左端与固定中心盘4对应处设置有用于装配所述密封圈7的沟槽101，所述行星盘5通过滚针轴承6装配在主动轴1偏心轴段上，并通过此偏心轴段使得所述行星盘5具有随所述主动轴1的偏心公转运动，所述行星盘5的左端设有用于减速传动的正弦轨道501；所述行星盘5、减速传动钢球3和固定中心盘4组成减速传递运动，其中，所述行星盘5随主动轴1偏心轴段的公转作为偏心运动的减速传动的输入，经减速传动后，所述行星盘5的自转运动作为减速传动的输出。
所述主动轴1为多轴段结构，通过所述固定中心盘4、交叉滚子轴承8、第一深沟球轴承2和第二深沟球轴承9对主动轴1进行跨距定位，保证其传动平稳性。
所述固定中心盘4上的凹槽402和减速传动钢球3的数量对应设置为ZG1，所述行星盘5左端面的正弦轨道501的正弦波波数为ZK1，在此满足ZG1＝ZK1±1；
所述减速单元的传动比为：
Figure BDA0002623346310000051
本实施例中，所述等速机构12为基于斜柱式的等速机构，所述等速机构12包括设置在行星盘5右端呈圆周均布的斜柱式凸体1201，和设置在交叉滚子轴承8内圈左端呈圆周均布的大斜柱凹槽1202，本实施例中，所述斜柱式凸体1201和大斜柱凹槽1202的数量均对应设置为六个；所述大斜柱凹槽1202的半径为斜柱式凸体1201的半径在径向截面上的投影与主动轴1偏心轴段的偏心距的大小之和；所述行星盘5右端和交叉滚子轴承8内圈组成等速传动；所述行星盘5的自转转速为等速传动的输入，所述交叉滚子轴承8内圈的自转转速作为输出，经等速传动后所述交叉滚子轴承8的转速与行星盘5的自转转速相同；本实施例中的斜柱式等速机构不但能够将行星盘5的自转速度等速输出，同时还具有进行轴向预紧的功能，能够有效提高传动的精度；此外将此等速机构在大型减速器中使用时可以用圆锥滚子轴承代替斜柱式凸体1201从而减少磨损。
所述交叉滚子轴承8内圈的右端还设有螺纹孔802，以实现外部通过此螺纹孔802对该减速单元输出转速的连接。
实施例二
参见图6至图10，给出了本发明所提出的无活齿架平面正弦活齿减速单元的实施例二的整体结构。本实施例中，该减速单元包括主动轴1、第一深沟球轴承2、减速传动钢球3、固定中心盘4、行星盘5、滚针轴承6、密封圈7、交叉滚子轴承8、第二深沟球轴承9、中间壳体10、定位套11、等速机构12、第一紧定螺钉401和第二紧定螺钉801。
本实施例与实施例一的区别之处在于，所述等速机构12为基于球形的等速机构，所述等速机构12包括设置在行星盘5右端呈圆周均布的凹槽1203，和设置在凹槽1203内的等速传动钢球1204，以及设置在交叉滚子轴承8内圈左端呈圆周均布的大凹槽1205，本实施例中，所述凹槽1203、等速钢球1204和大凹槽1205的数量均对应设置为十个；所述大凹槽1205的半径为等速传动钢球1204的半径在截面上的投影与减速传动偏心距的大小之和；所述行星盘5右端、等速传动钢球1204和交叉滚子轴承8的内圈组成等速传动；所述行星盘5的自转转速为等速传动的输入，所述交叉滚子轴承8内圈的自转转速作为输出，经等速传动后所述交叉滚子轴承8的转速与行星盘5的自转转速相同。
本发明的工作原理在于：当外部电机的转速传入含有偏心轴段的主动轴1后，由于行星盘5装配在主动轴1的偏心轴段处，故当转速传入后行星盘5具有随主动轴1偏心轴段运动的公转运动，该公转运动作为该减速单元的输入转速，在行星盘5随着主动轴1公转的同时会受到经固定中心盘凹槽固定的减速传动钢球3的作用而具有一定的自转转速，且该自转速度的大小为该减速传动的输出速度大小，减速后的输出速度大小需要经过等速机构12进行输出。对于基于斜柱式等速机构和球形等速机构的输出均为将行星盘5的自转速度提取出来，从而使得交叉滚子轴承8内圈具有行星盘5的自转速度，交叉滚子轴承8经过右端螺纹孔802与外界连接，与外界连接的输出速度为经过该减速单元的输出速度，从而达到整个减速结构的输出。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.无活齿架平面正弦活齿减速单元，其特征在于：所述减速单元包括主动轴、第一深沟球轴承、减速传动钢球、固定中心盘、行星盘、滚针轴承、密封圈、交叉滚子轴承、第二深沟球轴承、中间壳体、定位套和等速机构；
所述固定中心盘上设置有圆周均布的凹槽，用于固定装配减速传动钢球，所述固定中心盘内端左部通过密封圈对该减速单元进行密封，所述固定中心盘内端右部通过第一深沟球轴承对主动轴一端进行定位；
所述主动轴为含偏心轴段的多轴段结构，所述行星盘内端通过滚针轴承装配在所述主动轴偏心轴段处，所述行星盘的左端设置有正弦轨道，所述行星盘的右端和交叉滚子轴承之间设置等速机构，所述行星盘左端正弦轨道与减速传动钢球和固定中心盘组成减速传动；
所述交叉滚子轴承内圈中部区域设置有定位孔，用于通过第二深沟球轴承对主动轴另一端进行定位，所述主动轴的两端分别通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承进行定位，所述交叉滚子轴承内圈右端还设置有用于减速结构输出的螺纹孔；
所述中间壳体固定连接在固定中心盘和交叉滚子轴承的外圈之间；
所述定位套设置在滚针轴承和第二深沟球轴承之间，用于对其实现定位。
2.根据权利要求1所述的无活齿架平面正弦活齿减速单元，其特征在于：所述等速机构为斜柱式等速机构或球形等速机构。
3.根据权利要求2所述的无活齿架平面正弦活齿减速单元，其特征在于：所述斜柱式等速机构包括设置在行星盘右端圆周均布的斜柱式凸体，和设置在交叉滚子轴承内圈左端圆周均布的大斜柱凹槽，所述大斜柱凹槽的半径为斜柱式凸体半径在径向截面上的投影与主动轴偏心轴段的偏心距的大小之和；所述行星盘右端和所述交叉滚子轴承内圈组成等速传动。
4.根据权利要求3所述的无活齿架平面正弦活齿减速单元，其特征在于：所述斜柱式凸体可采用圆锥滚子轴承替代。
5.根据权利要求2所述的无活齿架平面正弦活齿减速单元，其特征在于：所述球形等速机构包括设置在行星盘右端圆周均布的凹槽，和设置在凹槽内的等速传动钢球，以及设置在交叉滚子轴承内圈左端圆周均布的大凹槽，所述大凹槽的半径为等速传动钢球的半径在径向截面上的投影与减速传动偏心距的大小之和；所述行星盘右端、等速传动钢球和交叉滚子轴承内圈组成等速传动。
6.根据权利要求1所述的无活齿架平面正弦活齿减速单元，其特征在于：所述固定中心盘上的凹槽装有减速传动钢球的数量为ZG1，所述行星盘左端面的正弦轨道的正弦波波数为ZK1，在此满足ZG1＝ZK1±1；
所述减速单元的传动比为：
Figure FDA0002623346300000021
。
7.根据权利要求1所述的无活齿架平面正弦活齿减速单元，其特征在于：所述主动轴为多轴段结构，且经过所述固定中心盘通过第一深沟球轴承、和交叉滚子轴承通过第二深沟球轴承进行跨距定位，保证其传动平稳性。
8.根据权利要求1所述的无活齿架平面正弦活齿减速单元，其特征在于：所述行星盘随主动轴偏心轴段的公转速度作为减速传动的输入速度，所述行星盘随其自身中心的自转速度作为减速传动的输出速度。
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