CN111911606A - 一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器，包括主动轴、行星盘、第一滚针轴承、左固定中心盘、一级传动钢球、二级传动钢球、传动交叉滚子轴承、第二滚针轴承、中间固定中心盘、三级传动钢球、四级传动钢球、中间壳体和输出交叉滚子轴承。本发明一改传统的带有活齿架的平面正弦活齿传动结构，使得平面正弦活齿传动的结构边得更加简单，集成度更高，运用更加灵活；一级减速传动和二级减速传动组成一级封闭减速传动，三级减速传动和四级减速传动组成二级封闭减速传动，再将一级封闭减速传动与二级减速封闭减速传动进行串联，从而实现四级传动的大传动比，本发明在实际工作中可适用于空间限制大且需要超大传动比的情况。

Description

一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器

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多级超大传动比正弦平面活齿减速器。

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。但对现存的活齿减速器而言，对于实现超大传动比的减速器相当缺少，或需要两个减速器串联来实现减速传动，从而使得减速器的结构较为复杂，导致减速器的加工制造和成本被大幅度提高，而且现有减速器的轴向尺寸均相对较大，运用场合受到很大的限制。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器，该减速器具有结构紧凑，轴向尺寸小，且能够实现超大传动比的传输，同时结构高度集成，在实际工作中可适用于空间限制大且需要超大传动比的情况。

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多级超大传动比正弦平面活齿减速器，包括主动轴、行星盘、第一滚针轴承、左固定中心盘、一级传动钢球、二级传动钢球、传动交叉滚子轴承、第二滚针轴承、中间固定中心盘、三级传动钢球、四级传动钢球、中间壳体和输出交叉滚子轴承；所述左固定中心盘右端设有圆周均布的凹槽，用于装配一级传动钢球，所述左固定中心盘内端右部对主动轴的一端进行定位，所述输出交叉滚子轴承内端左部对主动轴的另一端进行定位；

所述行星盘内端通过第一滚针轴承装配在主动轴偏心轴段处，所述行星盘左端和右端均设有正弦轨道，所述行星盘左端正弦轨道与一级传动钢球和左固定中心盘组成一级减速传动；

所述传动交叉滚子轴承通过第二滚针轴承装配在主动轴位于行星盘的右端处，所述传动交叉滚子轴承内圈左端设有圆周均布的凹槽，用于装配二级传动钢球，所述行星盘右端正弦轨道与二级传动钢球和传动交叉滚子轴承内圈组成二级减速传动；

所述中间固定中心盘装配在行星盘的外部，且所述中间固定中心盘右端设有圆周均布的凹槽，用于装配三级传动钢球，所述传动交叉滚子轴承外圈的左右端面均设有正弦轨道，所述传动交叉滚子轴承外圈左端的正弦轨道与三级传动钢球和中间固定中心盘组成三级减速传动；

所述输出交叉滚子轴承内圈的左端上设有圆周均布的凹槽，用于装配四级传动钢球，所述传动交叉滚子轴承外圈右端的正弦轨道、四级传动钢球和输出交叉滚子轴承的内圈组成四级减速传动；

所述中间壳体装配在传动交叉滚子轴承的外部，且所述中间壳体外圈的两端分别与中间固定中心盘和输出交叉滚子轴承的外圈连接；所述输出交叉滚子轴承内圈的右端设有用于减速器输出的螺纹孔；

进一步的，所述主动轴为多轴段结构，其两端分别通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承跨距定位在左固定中心盘和输出交叉滚子轴承的内端，从而保证传动平稳性。

进一步的，所述传动交叉滚子轴承内圈采用偏心结构，其将一级减速传动和二级减速传动输出的转速通过偏心转化为三级减速传动和四级减速传动的输入转速。

进一步的，所述行星盘左端的正弦轨道与行星盘右端的正弦轨道的偏心距相同，所述传动交叉滚子轴承外圈左端正弦轨道的偏心距与传动交叉滚子轴承外圈右端正弦轨道的偏心距相同。

进一步的，所述一级减速传动和二级减速传动组成一级封闭减速传动，所述三级减速传动和四级减速传动组成二级封闭减速传动，所述一级封闭减速传动与二级减速封闭减速传动通过传动交叉滚子轴承进行串联。

进一步的，所述左固定中心盘上的均匀分布的凹槽装有所述一级传动钢球的个数为Z_g1，所述行星盘上的左端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_k1，所述行星盘右端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_k2，所述传动交叉滚子轴承内圈左端的凹槽装有二级传动钢球的个数为Z_g2，在此满足Z_g1＝Z_k1±1，Z_g2＝Z_k2±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_k3，所述传动交叉滚子轴承外圈右端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_k4，所述中间固定中心盘右端的凹槽装有三级传动钢球的个数为Z_g3，所述输出交叉滚子轴承内圈左端的凹槽装有四级传动钢球的个数为Z_g4，在此满足：Z_g3＝Z_k3±1，Z_g4＝Z_k4±1；

所述减速器中的一级封闭减速传动的传动比i₁为：

所述减速器中的二级封闭减速传动的传动比i₂为：

该减速器的传动比i为：i＝i₁i₂

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，使得平面正弦活齿传动的结构边得更加简单，运用更加灵活；

2、本发明的传动交叉滚子轴承用于二级减速传动，并将二级减速传动通过其偏心转换为三级减速传动和四级减速传动的输入，实现了对传动交叉滚子轴承的一件多用；

3、本发明的一级减速传动和二级减速传动组成一级封闭减速传动，所述三级减速传动和四级减速传动组成二级封闭减速传动，再将一级封闭减速传动与二级减速封闭减速传动进行串联，从而实现四级传动的大传动比，而且可通过调节一级传动钢球、二级传动钢球、三级传动钢球、四级传动钢球和行星盘两端的正弦波波数、传动交叉滚子轴承外圈左右端面对传动比实现较大范围内的调节；

4、本发明的第一级封闭减速传动集中在传动交叉滚子轴承的内圈部分；第二级封闭减速传动集中在所述交叉滚子轴承的外圈部分，实现了对空间的交错布置以达到合理利用的效果。

附图说明

图1是本发明所提出的一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器一个实施例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中一级封闭减速传动的结构示意图；

图4是图2中二级封闭减速传动的结构示意图；

图5是图2中一级传动钢球和三级传动钢球的装配结构示意图；

图6是图2中传动交叉滚子轴承的结构示意图；

图7是图2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。

参见图1，给出了本发明所提出的一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器一个实施例的整体结构。所述减速器包括主动轴1、行星盘2、第一滚针轴承3、左固定中心盘4、一级传动钢球5、二级传动钢球6、传动交叉滚子轴承7、第二滚针轴承8、中间固定中心盘9、三级传动钢球10、四级传动钢球11、中间壳体12、输出交叉滚子轴承13、第一深沟球轴承14、第二深沟球轴承15、密封圈16、定位套17和内六角螺钉18。

所述左固定中心盘4、中间固定中心盘9、中间壳体12和输出交叉滚子轴承13依次固定连接，所述行星盘2装配在中间固定中心盘9的内部，所述传动交叉滚子轴承7装配在中间壳体12的内部。

所述左固定中心盘4的右端设有圆周均布的用于装配一级传动钢球5的凹槽401；所述主动轴1为多轴段结构，其两端分别通过第一深沟球轴承14和第二深沟球轴承15跨距定位在左固定中心盘4和输出交叉滚子轴承13的内端，从而保证传动平稳性。

所述行星盘2的内端通过第一滚针轴承3与主动轴1的偏心轴段实现配合，从而为所述行星盘2提供随主动轴1偏心轴段偏心转动的转速；所述行星盘2的左端面和右端面均设有正弦轨道201，所述行星盘2左端面的正弦轨道201通过一级传动钢球5与左固定中心盘4实现一级传动减速，所述一级传动减速的输入转速为行星盘2随主动轴1的偏心轴段的公转转速，所述一级传动减速的输出转速为行星盘2的自转转速。

所述传动交叉滚子轴承7通过第二滚针轴承8装配在主动轴1位于行星盘2的右端处，所述传动交叉滚子轴承7内圈左端面设有圆周均布的用于装配二级传动钢球6的凹槽701，所述行星盘2的右端面的正弦轨道201通过二级传动钢球6与传动交叉滚子轴承7内圈的左端面实现二级减速传动，所述二级减速传动的输入转速为行星盘2的自转转速和随主动轴1偏心轴段的公转转速共同作为输入，所述二级减速的输出为传动交叉滚子轴承7内圈的自转转速。

所述一级减速传动和二级减速传动组成一级封闭减速传动，所述一级封闭减速传动的输入速度为行星盘随主动轴1的公转转速，所述一级封闭减速传动的输出速度为传动交叉滚子轴承7内圈的转动转速；所述传动交叉滚子轴承7的内圈为偏心结构，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7外圈的左右端面均设有正弦轨道702，所述中间固定中心盘9右端设有圆周均布的用于装配三级传动钢球10的凹槽901，所述传动交叉滚子轴承7外圈左端面正弦轨道702和三级传动钢球10通过中间固定中心盘9实现三级减速，所述三级减速的输入速度为传动交叉滚子轴承7的内圈偏心转动的转速，所述三级减速的输出速度为传动交叉滚子轴承7外圈的自转转速。

所述输出交叉滚子轴承13内圈左端面设有圆周均布的用于装配四级传动钢球11的凹槽1301，所述传动交叉滚子轴承7外圈左端面的正弦轨道702通过四级传动钢球11与凹槽1301实现四级减速传动，所述四级减速传动的输入转速为传动交叉滚子轴承7内圈的偏心公转转速和传动交叉滚子轴承7外圈的自转速度共同作为输入转速，所述四级减速传动的输出转速为输出交叉滚子轴承13内圈的转动速度。

所述三级减速传动和四级减速传动组成二级封闭减速传动，所述二级封闭减速传动的输入转速为传动交叉滚子轴承7的外圈随传动交叉滚子轴承7内圈偏心的公转转速，所述二级封闭减速传动的输出转速为输出交叉滚子轴承13内圈的转动转速；

所述一级封闭减速传动的输出，作为所述二级封闭减速传动的输入，从而实现一级封闭减速传动和二级封闭减速传动的串联；所述输出交叉滚子轴承13的内圈右端设有螺纹孔1302，以实现外部通过此螺纹孔1302对减速器输出速度的连接。

所述左固定中心盘4外部设有用于连接的螺纹孔402，所述中间固定中心盘9的外部设有用于连接的螺纹孔902，所述中间壳体12的外部设有用于连接的螺纹孔1201，所述输出交叉滚子轴承13的外部设有用于连接的螺纹孔1303，所述左固定中心盘4、中间固定中心盘9、中间壳体12和输出交叉滚子轴承13依次通过内六角螺钉18固定连接，所述内六角螺钉18分别从左固定中心盘4和输出交叉滚子轴承13的外端进入，且所述左右两端的内六角螺钉18之间呈45度交错布置。

所述左固定中心盘4上圆周均布的凹槽401装有一级传动钢球5的个数为Z_g1，所述行星盘2左端面的正弦轨道201的正弦波波数为Z_k1，所述行星盘4右端面的正弦轨道的正弦波波数Z_k2，所述传动交叉滚子轴承6内圈设有均匀分布的凹槽装有所述二级传动钢球数11为Z_g2，在此满足Z_g1＝Z_k1±1，Z_g2＝Z_k2±1；

所述传动交叉滚子轴承6外圈左端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_k3，所述传动交叉滚子轴承6外圈右端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_k4，所述中间固定中心盘5上均匀分布的凹槽装有所述三级传动钢球12的个数为Z_g3，所述输出交叉滚子轴承9上均匀分布的凹槽装有所述四级传动钢球7的个数为Z_g4，在此满足：Z_g3＝Z_k3±1，Z_g4＝Z_k4±1；

所述减速器中的一级封闭减速传动的传动比i₁为：

所述减速器的二级封闭减速传动的传动比i₂为：

所述减速器的传动比i为：i＝i₁i₂

在此取Z_k1＝6，Z_g1＝7，Z_g2＝8，Z_k2＝7，Z_g3＝12，Z_k3＝13，Z_k4＝14，Z_g4＝13，带入上述公式得到传动比i＝(-48)*169＝-8112。

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2装配在主动轴1的偏心轴段处，故当转速传入后行星盘2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，在行星盘2随着主动轴1公转的同时会受到经左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；行星盘2的自转转速和随着主动轴1偏心轴段转速共同作为二级减速传动的输入转速，所述传动交叉滚子轴承7内圈的自转转速作为二级减速传动的输出转速；所述一级减速传动和二级减速传动共同组成一级封闭减速传动，所述主动轴1的转动转速作为一级封闭减速传动的输入转速，传动交叉滚子轴承7内圈的的转速作为一级封闭减速传动的输出转速。

在此将传动交叉滚子轴承7内圈设置偏心结构，所述传动交叉滚子轴承7内圈的转动转速随着其自身的偏心为后续传动的提供偏心转速，使得传动交叉滚子轴承7的外圈具有随传动交叉滚子轴承7内圈的偏心公转运动，且该偏心公转运动为三级减速传动提供输入转速，所述传动交叉滚子轴承7外圈左端的正弦轨道702受到中间固定中心盘9的作用从而具有自转转速，且所述传动交叉滚子轴承7外圈的自转转速为三级减速传动的输出转速；所述传动交叉滚子轴承7外圈的自转转速和偏心的公转转速共同作为四级减速传动的输入转速，所述输出交叉滚子轴承13内圈的转动速度作为四级减速传动的输出转速；所述三级减速传动和四级减速传动共同组成二级封闭减速传动，所述传动交叉滚子轴承7内圈的转动速度为二级封闭减速传动的输入转速，所述输出交叉滚子轴承13内圈的转动速度为二级封闭减速传动的输出转速。

所述一级封闭减速传动和二级封闭减速传动串联组成整个减速器的减速传动。

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 (6)

1.一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器，其特征在于：所述减速器包括主动轴、行星盘、第一滚针轴承、左固定中心盘、一级传动钢球、二级传动钢球、传动交叉滚子轴承、第二滚针轴承、中间固定中心盘、三级传动钢球、四级传动钢球、中间壳体和输出交叉滚子轴承；所述左固定中心盘右端设有圆周均布的凹槽，用于装配一级传动钢球，所述左固定中心盘内端右部对主动轴的一端进行定位，所述输出交叉滚子轴承内端左部对主动轴的另一端进行定位；

所述行星盘内端通过第一滚针轴承装配在主动轴偏心轴段处，所述行星盘左端和右端均设有正弦轨道，所述行星盘左端正弦轨道与一级传动钢球和左固定中心盘组成一级减速传动；

所述传动交叉滚子轴承通过第二滚针轴承装配在主动轴位于行星盘的右端处，所述传动交叉滚子轴承内圈左端设有圆周均布的凹槽，用于装配二级传动钢球，所述行星盘右端正弦轨道与二级传动钢球和传动交叉滚子轴承内圈组成二级减速传动；

所述中间固定中心盘装配在行星盘的外部，且所述中间固定中心盘右端设有圆周均布的凹槽，用于装配三级传动钢球，所述传动交叉滚子轴承外圈的左右端面均设有正弦轨道，所述传动交叉滚子轴承外圈左端的正弦轨道与三级传动钢球和中间固定中心盘组成三级减速传动；

所述输出交叉滚子轴承内圈的左端上设有圆周均布的凹槽，用于装配四级传动钢球，所述传动交叉滚子轴承外圈右端的正弦轨道、四级传动钢球和输出交叉滚子轴承的内圈组成四级减速传动；

所述中间壳体装配在传动交叉滚子轴承的外部，且所述中间壳体外圈的两端分别与中间固定中心盘和输出交叉滚子轴承的外圈连接；所述输出交叉滚子轴承内圈的右端设有用于减速器输出的螺纹孔。

2.根据权利要求1所述的一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器，其特征在于：所述主动轴为多轴段结构，其两端分别通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承跨距定位在左固定中心盘和输出交叉滚子轴承的内端，从而保证传动平稳性。

3.根据权利要求1所述的一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器，其特征在于：所述传动交叉滚子轴承内圈采用偏心结构，其将一级减速传动和二级减速传动输出的转速通过偏心转化为三级减速传动和四级减速传动的输入转速。

4.根据权利要求1所述的一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器，其特征在于：所述行星盘左端的正弦轨道与行星盘右端的正弦轨道的偏心距相同，所述传动交叉滚子轴承外圈左端正弦轨道的偏心距与传动交叉滚子轴承外圈右端正弦轨道的偏心距相同。

5.根据权利要求1所述的一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器，其特征在于：所述一级减速传动和二级减速传动组成一级封闭减速传动，所述三级减速传动和四级减速传动组成二级封闭减速传动，所述一级封闭减速传动与二级减速封闭减速传动通过传动交叉滚子轴承进行串联。

6.根据权利要求5所述的一种无活齿架多级超大传动比正弦平面活齿减速器，其特征在于：所述左固定中心盘上的均匀分布的凹槽装有所述一级传动钢球的个数为Z_g1，所述行星盘上的左端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_k1，所述行星盘右端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_k2，所述传动交叉滚子轴承内圈左端的凹槽装有二级传动钢球的个数为Z_g2，在此满足Z_g1＝Z_k1±1，Z_g2＝Z_k2±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_k3，所述传动交叉滚子轴承外圈右端面的正弦轨道的正弦波波数为Z_k4，所述中间固定中心盘右端的凹槽装有三级传动钢球的个数为Z_g3，所述输出交叉滚子轴承内圈左端的凹槽装有四级传动钢球的个数为Z_g4，在此满足：Z_g3＝Z_k3±1，Z_g4＝Z_k4±1；

所述减速器中的一级封闭减速传动的传动比i₁为：

所述减速器中的二级封闭减速传动的传动比i₂为：

该减速器的传动比i为：i＝i₁i₂

。

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