CN111911605B - 一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器，包括主动轴、密封圈、第一固定中心盘、第一深沟球轴承、一级传动钢球、第一滚针轴承、第二固定中心盘、二级传动钢球、一级行星盘、第二滚针轴承、传动交叉滚子轴承、中间壳体、定位套、第二深沟球轴承、输出交叉滚子轴承和等速机构；本发明具有结构紧凑，轴向尺寸小等特点，能够实现大传动比的传动，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。

Description

一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器

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双级正弦活齿减速器。

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，降低了减速器的寿命和效率，而且在现有二级串联的平面活齿减速器中大多为将一级传动的输出与二级传动的输入通过多件串联的方式进行连接，从而导致结构均较为复杂，因此，现有技术中均存在一定的缺陷和不足之处，都还具有很大的提升和完善的空间。

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双级正弦活齿减速器，具有结构紧凑，轴向尺寸小等特点，能够实现大传动比的传动，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。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器，包括主动轴、密封圈、第一固定中心盘、第一深沟球轴承、一级传动钢球、第一滚针轴承、第二固定中心盘、二级传动钢球、一级行星盘、第二滚针轴承、传动交叉滚子轴承、中间壳体、定位套、第二深沟球轴承、输出交叉滚子轴承和等速机构；

所述主动轴的一端通过第一深沟球轴承与第一固定中心盘连接，所述密封圈设置在主动轴与第一固定中心盘之间，所述主动轴的另一端通过第二深沟球轴承与输出交叉滚子轴承连接，所述主动轴与传动交叉滚子轴承之间通过第二滚针轴承连接，所述定位套设置在第二深沟球轴承和第二滚针轴承之间；

所述第一固定中心盘、第二固定中心盘、中间壳体和输出交叉滚子轴承的外圈依次固定连接；所述第一固定中心盘上设有圆周均布的凹槽，用于装配一级传动钢球，所述第一固定中心盘内端左部通过密封圈对该减速器进行密封；

所述一级行星盘设置在第二固定中心盘内部，且所述一级行星盘内端通过第一滚针轴承装配在主动轴偏心轴段处，所述一级行星盘的左端设有与一级传动钢球对应的正弦轨道，所述一级行星盘左端正弦轨道与一级传动钢球和第一固定中心盘组成一级减速传动；

所述第二固定中心盘右端设有圆周均布的凹槽，用于装配二级传动钢球，所述传动交叉滚子轴承外圈的左端设有与二级传动钢球对应的正弦轨道，所述传动交叉滚子轴承外圈左端正弦轨道与二级传动钢球和第二固定中心盘组成二级减速传动；

所述输出交叉滚子轴承内圈右端设有用于减速结构输出的螺纹孔

所述等速机构设置在一级行星盘、传动交叉滚子轴承和输出交叉滚子轴承之间，所述等速机构与所述一级行星盘右端和传动交叉滚子轴承内圈组成一级等速传动，所述传动交叉滚子轴承外圈右端和输出交叉滚子轴承内圈组成二级等速传动。

进一步的，所述等速机构为球形等速机构或斜柱式等速机构。

进一步的，所述球形等速机构包括圆周均布在一级行星盘右端用于固定装配一级等速传动钢球的凹槽，和圆周均布在传动交叉滚子轴承内圈左端的大凹槽，及圆周均布在传动交叉滚子轴承外圈右端用于固定装配二级等速传动钢球的凹槽，以及所述输出交叉滚子轴承的内圈上设置的圆周均布的大凹槽；所述一级行星盘右端与一级等速传动钢球和传动交叉滚子轴承内圈组成一级等速传动；所述传动交叉滚子轴承外圈右端与二级等速传动钢球和输出交叉滚子轴承内圈组成二级等速传动。

进一步的，所述传动交叉滚子轴承内圈左端大凹槽的半径为一级等速传动钢球的半径在截面投影和一级传动偏心距之和；所述输出交叉滚子轴承内圈上的大凹槽的半径为二级等速传动钢球的半径在截面投影与二级传动偏心距之和。

进一步的，所述斜柱式等速机构包括圆周均布在一级行星盘右端的斜柱式凸体，和圆周均布在传动交叉滚子轴承内圈左端的大斜柱凹槽，及圆周均布在传动交叉滚子轴承外圈右端用于等速传动的斜柱式凸体，以及圆周均布在输出交叉滚子轴承内圈上的大斜柱凹槽；所述一级行星盘右端和传动交叉滚子轴承内圈组成一级等速传动；所述传动交叉滚子轴承外圈右端和输出交叉滚子轴承内圈组成二级等速传动。

进一步的，所述传动交叉滚子轴承内圈左端上的大斜柱凹槽半径为一级行星盘右端上的斜柱式凸体的半径在径向截面的投影与一级传动偏心距之和；所述输出交叉滚子轴承内圈上大斜柱凹槽的半径为传动交叉滚子轴承外圈右端上斜柱式凸体的半径在径向截面的投影与二级传动偏心距之和。

进一步的，所述传动交叉滚子轴承内圈为偏心结构，其偏心距的大小为二级传动的偏心距大小，通过此偏心结构将一级等速传动的输出速度转化为二级传动的输入偏心运动，且所述传动交叉滚子轴承内圈用于等速传动的输出为二级减速传动提供偏心激波作用，所述传动交叉滚子轴承外圈用于二级减速传动和等速传动输出，实现传动交叉滚子轴承的一件多用。

进一步的，所述第一固定中心盘上圆周均布的凹槽装有一级传动钢球的个数为Z_G1，所述一级行星盘左端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_K1，在此满足Z_G1＝Z_K1±1，所述传动交叉滚子轴承外圈左端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_K2，所述第二固定中心盘上圆周均布的凹槽装有所述二级传动钢球的个数为Z_G2，在此满足：Z_G2＝Z_K2±1。

该减速器的传动比为：

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二级正弦活齿传动结构，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的情况下，传动比的大小得以大幅提高；

2、本发明中没有使用活齿架，减少了啮合副的摩擦与磨损，提高了传动效率和工作寿命；

3、本发明中一级减速传动和一级等速传动集中在传动交叉滚子轴承的内圈部分；二级减速传动和二级等速传动集中在交叉滚子轴承的外圈部分，实现了对空间的交错布置达到合理利用的效果，同时实现了对传动交叉滚子轴承的一件多用；

4、本发明中一级减速传动和一级等速传动的输出转速利用偏心传动交叉滚子轴承直接转换成二级减速传动和二级等速传动的输入转速；

5、本发明中输出交叉滚子轴承右端设有用于等速传动的大凹槽，右端设有用于传动输出的螺纹孔、内端设有对主动轴进行定位的孔径，从而实现对输出交叉滚子轴承的一件多用。

附图说明

图1是本发明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是实施例一中一级减速传动和一级等速传动的爆炸结构示意图；

图5是实施例一中二级减速传动和二级等速传动的爆炸结构示意图；

图6是实施例一中传动交叉滚子轴承的结构示意图；

图7是实施例一中输出交叉滚子轴承的结构示意图；

图8是本发明实施例二的整体装配结构示意图；

图9是图8的爆炸结构示意图；

图10是图9的右侧结构示意图；

图11是实施例二中一级减速传动和一级等速传动的爆炸结构示意图；

图12是实施例二中二级减速传动和二级等速传动的爆炸结构示意图；

图13是实施例二中传动交叉滚子轴承的结构示意图；

图14是实施例二中输出交叉滚子轴承的结构示意图；

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至图7，给出了本发明所提出的一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器实施例一的整体结构。本实施例中，所述减速器包括主动轴1、密封圈2、第一固定中心盘3、第一深沟球轴承4、一级传动钢球5、第一滚针轴承6、第二固定中心盘7、二级传动钢球8、一级行星盘9、第二滚针轴承 10、传动交叉滚子轴承11、中间壳体12、定位套13、第二深沟球轴承14、输出交叉滚子轴承15和等速机构16；

所述输出交叉滚子轴承15外圈右端上设有用于固定连接的通孔1501，所述中间壳体12两端的外圈上设有用于固定连接的通孔1201，所述第一固定中心盘3右端的外圈上设有用于固定连接的通孔301，所述第二固定中心盘7两端的外圈上设有用于固定连接的通孔701，所述第一固定中心盘3、第二固定中心盘7和中间壳体12之间通过紧定螺钉17固定连接，所述输出交叉滚子轴承15外圈、中间壳体12和第二固定中心盘7之间通过紧定螺钉17固定连接，且所述左右两端的紧定螺钉17呈45度交错连接。

所述主动轴1为含偏心轴段的多轴段结构，所述主动轴1的左右两端分别采用第一深沟球轴承4和第二深沟球轴承14与第一固定中心盘3内端和输出交叉滚子轴承15内端进行跨距定位装配，保证主动轴1的传动平稳性。

所述第一固定中心盘3上设有用于固定装配一级传动钢球5的呈圆周均布的302凹槽，所述一级行星盘9的内端通过第一滚针轴承6与主动轴1的偏心轴段实现配合，从而为一级行星盘9提供随主动轴1偏心轴段的偏心转动转速；所述一级行星盘9的左端面设有用于一级减速传动的正弦轨道901，所述正弦轨道901通过一级传动钢球5与第一固定中心盘3实现一级减速传动，所述一级减速传动的输入转速为一级行星盘9随主动轴1的偏心轴段的公转转速，所述一级减速传动的输出转速为一级行星盘9的自转转速；经所述一级减速传动后，所述一级行星盘9具有绕主动轴1偏心轴段的公转转速和绕其自身中心的自转转速。

所述传动交叉滚子轴承11的内圈为偏心结构，且通过此偏心结构为后续传动提供偏心的公转运动；所述传动交叉滚子轴承11外圈的左端面设有用于二级减速传动的正弦轨道1101，所述第二固定中心盘7上设有圆周均布的用于装配二级减速传动钢球8的凹槽702，所述传动交叉滚子轴承11外圈左端面与二级传动钢球8通过第二固定中心盘7实现二级减速，所述二级减速传动的输入转速为所述传动交叉滚子轴承11的外圈随偏心内圈的公转转速，所述二级减速传动的输出转速为所述传动交叉滚子轴承11的外圈的自转转速；所述一级等速传动机构通过内圈为偏心的传动交叉滚子轴承11转化为二级减速传动的公转输入，从而实现一级减速传动和二级减速传动的串联；所述输出交叉滚子轴承15内圈右端设有螺纹孔1502，以实现外部通过此螺纹孔 1502对输出转速的连接；

所述第一固定中心盘3上圆周均布的凹槽302装有一级传动钢球5的个数为Z_G1，所述一级行星盘9左端面的正弦轨道901的正弦波波数为Z_K1，在此满足Z_G1＝Z_K1±1，所述传动交叉滚子轴承11外圈左端面的正弦轨道1101 的正弦波波数为Z_K2，所述第二固定中心盘7上圆周均布的凹槽702装有所述二级传动钢球8的个数为Z_G2，在此满足：Z_G2＝Z_K2±1。

该减速器的传动比为：

当Z_K1＝9，Z_G1＝8，Z_K2＝16，Z_G2＝15时，其传动比为：i＝144。

本实施例中，所述等速机构16为球形等速机构，包括圆周均布在一级行星盘9右端的凹槽1601，所述凹槽1601内固定装配一级等速传动钢球1602，和圆周均布在传动交叉滚子轴承11内圈左端的大凹槽1603，以及圆周均布在传动交叉滚子轴承11外圈右端的凹槽1604，所述凹槽1604内固定装配二级等速传动钢球1605，且所述输出交叉滚子轴承15的内圈上设置有圆周均布的大凹槽1606；所述大凹槽1603的半径为一级等速传动钢球1602的半径在截面上的投影和一级传动偏心距之和；所述大凹槽1606的半径为二级等速传动钢球1605的半径在截面上的投影与二级传动偏心距之和。

所述一级行星盘9右端与一级等速传动钢球1602和传动交叉滚子轴承 11内圈组成一级等速传动，所述一级等速传动的输入为一级行星盘9的自转转速，所述一级等速传动的输出为传动交叉滚子轴承11内圈的自转转速；所述传动交叉滚子轴承11外圈右端与二级等速传动钢球1605和输出交叉滚子轴承15内圈组成二级等速传动，所述二级等速传动的输入为传动交叉滚子轴承11外圈的自转转速，所述二级等速传动的输出为所述输出交叉滚子轴承 15内圈的自转转速。

所述传动交叉滚子轴承11内圈为偏心结构，其偏心距的大小为二级传动的偏心距大小，通过此偏心结构将一级等速传动的输出速度转化为二级传动的输入速度。

实施例二

参见图8至图14，给出了本发明所提出的一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器实施例二的整体结构，本实施例与实施例一的区别之处在于，所述等速机构16为斜柱式等速机构，所述等速机构16包括圆周均布在一级行星盘9右端的斜柱式凸体1607，和圆周均布在传动交叉滚子轴承11内圈左端的大斜柱凹槽1608，及圆周均布在传动交叉滚子轴承11外圈右端用于等速传动的斜柱式凸体1609，以及圆周均布在输出交叉滚子轴承15内圈上的大斜柱凹槽16010；所述大斜柱凹槽1608的半径为斜柱式凸体1607的半径与一级传动的偏心距之和；所述大斜柱凹槽16010的半径为斜柱式凸体1609的半径与二级传动的偏心距之和。

所述一级行星盘9右端和传动交叉滚子轴承11的内圈组成一级等速传动；所述传动交叉滚子轴承11的外圈右端和输出交叉滚子轴承15的内圈组成二级等速传动；所述一级等速传动的输入为一级行星盘9的自转转速，所述一级等速传动的输出为所述传动交叉滚子轴承11内圈的自转转速；所述二级等速传动的输入为传动交叉滚子轴承11外圈的自转转速，所述二级等速传动的输出为输出交叉滚子轴承15内圈的自转转速。

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，由于一级行星盘9装配在主动轴1的偏心轴段处，故当转速传入后一级行星盘9具有随主动轴1偏心轴段运动的公转运动，该公转运动作为一级减速传动的输入转速，在一级行星盘9随着主动轴1公转的同时会受到经一级固定中心盘凹槽固定的一级传动钢球5的作用而具有一定的自转转速，且该自转转速的大小为一级减速传动的输出速度大小，该减速后的输出速度大小需要经过等速机构16输出；所述基于斜柱式等速机构和球形等速机构的输出均为将一级行星盘9的自转速度提取出来，从而使得传动交叉滚子轴承11 的内圈具有行星盘9的自转速度，传动交叉滚子轴承11的内圈为偏心结构，经过该偏心结构为二级减速传动提供偏心输入，使得传动交叉圈子轴承11的外圈轴承具有偏心的公转运动，在此偏心公转运动的同时会受到经第二固定中心盘凹槽固定的二级传动钢球8的作用而具有一定的自转转速，且该自转转速的大小为二级减速传动的输出速度大小，该减速后的输出速度大小需要经过等速机构16输出；需经过所述斜柱式或球形等速机构将传动交叉滚子轴承11外圈的自转转速提取出来，从而经输出交叉滚子轴承15的内圈输出，该输出交叉滚子轴承15内圈的转速为该减速器的输出转速，从而实现整个减速器的减速。

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)

1.一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器，其特征在于：所述减速器包括主动轴、密封圈、第一固定中心盘、第一深沟球轴承、一级传动钢球、第一滚针轴承、第二固定中心盘、二级传动钢球、一级行星盘、第二滚针轴承、传动交叉滚子轴承、中间壳体、定位套、第二深沟球轴承、输出交叉滚子轴承和等速机构；

所述主动轴的一端通过第一深沟球轴承与第一固定中心盘连接，所述密封圈设置在主动轴与第一固定中心盘之间，所述主动轴的另一端通过第二深沟球轴承与输出交叉滚子轴承连接，所述主动轴与传动交叉滚子轴承之间通过第二滚针轴承连接，所述定位套设置在第二深沟球轴承和第二滚针轴承之间；

所述第一固定中心盘、第二固定中心盘、中间壳体和输出交叉滚子轴承的外圈依次固定连接；所述第一固定中心盘上设有圆周均布的凹槽，用于装配一级传动钢球，所述第一固定中心盘内端左部通过密封圈对该减速器进行密封；

所述一级行星盘设置在第二固定中心盘内部，且所述一级行星盘内端通过第一滚针轴承装配在主动轴偏心轴段处，所述一级行星盘的左端设有与一级传动钢球对应的正弦轨道，所述一级行星盘左端正弦轨道与一级传动钢球和第一固定中心盘组成一级减速传动；

所述第二固定中心盘右端设有圆周均布的凹槽，用于装配二级传动钢球，所述传动交叉滚子轴承外圈的左端设有与二级传动钢球对应的正弦轨道，所述传动交叉滚子轴承外圈左端正弦轨道与二级传动钢球和第二固定中心盘组成二级减速传动；

所述输出交叉滚子轴承内圈右端设有用于减速结构输出的螺纹孔

所述等速机构设置在一级行星盘、传动交叉滚子轴承和输出交叉滚子轴承之间，所述等速机构与所述一级行星盘右端和传动交叉滚子轴承内圈组成一级等速传动，所述传动交叉滚子轴承外圈右端和输出交叉滚子轴承内圈组成二级等速传动。

2.根据权利要求1所述的一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器，其特征在于：所述等速机构为球形等速机构或斜柱式等速机构。

3.根据权利要求2所述的一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器，其特征在于：所述球形等速机构包括圆周均布在一级行星盘右端用于固定装配一级等速传动钢球的凹槽，和圆周均布在传动交叉滚子轴承内圈左端的大凹槽，及圆周均布在传动交叉滚子轴承外圈右端用于固定装配二级等速传动钢球的凹槽，以及所述输出交叉滚子轴承的内圈上设置的圆周均布的大凹槽；所述一级行星盘右端与一级等速传动钢球和传动交叉滚子轴承内圈组成一级等速传动；所述传动交叉滚子轴承外圈右端与二级等速传动钢球和输出交叉滚子轴承内圈组成二级等速传动。

4.根据权利要求3所述的一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器，其特征在于：所述传动交叉滚子轴承内圈左端大凹槽的半径为一级等速传动钢球的半径在截面投影和一级传动偏心距之和；所述输出交叉滚子轴承内圈上的大凹槽的半径为二级等速传动钢球的半径在截面投影与二级传动偏心距之和。

5.根据权利要求2所述的一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器，其特征在于：所述斜柱式等速机构包括圆周均布在一级行星盘右端的斜柱式凸体，和圆周均布在传动交叉滚子轴承内圈左端的大斜柱凹槽，及圆周均布在传动交叉滚子轴承外圈右端用于等速传动的斜柱式凸体，以及圆周均布在输出交叉滚子轴承内圈上的大斜柱凹槽；所述一级行星盘右端和传动交叉滚子轴承内圈组成一级等速传动；所述传动交叉滚子轴承外圈右端和输出交叉滚子轴承内圈组成二级等速传动。

6.根据权利要求5所述的一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器，其特征在于：所述传动交叉滚子轴承内圈左端上的大斜柱凹槽半径为一级行星盘右端上的斜柱式凸体的半径在径向截面的投影与一级传动偏心距之和；所述输出交叉滚子轴承内圈上大斜柱凹槽的半径为传动交叉滚子轴承外圈右端上斜柱式凸体的半径在径向截面的投影与二级传动偏心距之和。

7.根据权利要求1所述的一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器，其特征在于：所述传动交叉滚子轴承内圈为偏心结构，其偏心距的大小为二级传动的偏心距大小，通过此偏心结构将一级等速传动的输出速度转化为二级传动的输入偏心运动，且所述传动交叉滚子轴承内圈用于等速传动的输出为二级减速传动提供偏心激波作用，所述传动交叉滚子轴承外圈用于二级减速传动和等速传动输出，实现传动交叉滚子轴承的一件多用。

8.根据权利要求1所述的一种无活齿架平面双级正弦活齿减速器，其特征在于：所述第一固定中心盘上圆周均布的凹槽装有一级传动钢球的个数为Z_G1，所述一级行星盘左端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_K1，在此满足Z_G1=Z_K1±1，所述传动交叉滚子轴承外圈左端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_K2，所述第二固定中心盘上圆周均布的凹槽装有所述二级传动钢球的个数为Z_G2，在此满足：Z_G2=Z_K2±1；

该减速器的传动比为：

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