CN112049916B - 一种径向串联双级圆柱活齿减速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种径向串联双级圆柱活齿减速器，涉及机械传动领域，包括主轴、主轴密封圈、主轴轴承端盖、主轴轴承Ⅰ、保持架Ⅰ、左壳体、中心轮Ⅱ、圆柱活齿系Ⅱ、激波器Ⅱ、保持架Ⅱ、右壳体、保持架轴承Ⅱ、组合轴承、保持架轴承Ⅰ、圆柱活齿系Ⅰ、主轴轴承Ⅱ、激波器Ⅰ和中心轮Ⅰ。本发明汲取了平面钢球活齿减速器优点，在同等外径下，具有更小的轴向尺寸、更轻的重量；一级与二级减速系统采用径向串联的方式，进一步提升了空间利用率和结构刚度，同时具有更高的传动精度、更高的传动效率；齿间啮合方式为线接触，克服了钢球活齿减速器承载能力小的缺点，提高了减速器使用寿命；主要传动部件容易加工，可应用于诸多领域。

Description

一种径向串联双级圆柱活齿减速器

技术领域

本发明涉及机械传动技术领域，具体而言，尤其涉及一种径向串联双级 圆柱活齿减速器。

背景技术

随着不断深入推进，精密减速器的应用领域和场景不断丰富。现在市场 上应用最多的减速器类型有行星减速器、RV减速器、谐波减速器，通过同 一性分析可以发现，上述三种减速器组成的零部件数目多，制造要求的技术 条件高，且国内精密减速器市场长期以来一直被国外厂商垄断。近年来，活 齿传动作为新的传动形式逐渐地被应用于实际生产活动中，该传动形式兼具 传动平稳、传动比范围广、传动精度高、效率高等优点。如现有技术中，一 种空心活齿架耦合的双级平面活齿减速器，其第一级减速系统与第二级减速 系统耦合零件采用空心设计，可减小轴向尺寸，圆弧滚道较梯形滚道可传递 更大的载荷，但是第一级减速系统与第二级减速系统轴向串联，导致轴向尺 寸过大，不能应用空间尺寸受限的场合，且采用钢球作为活齿，导致承载能 力受限，容易将主要传动零部件压溃变形，进而影响减速器寿命。因此，开 发一种兼具轴向尺寸小，承载能力大，同时又能保证实现活齿传动本身具备 的优点的双级活齿减速器更符合当前发展需求。

发明内容

根据上述提出的现有活齿减速器轴向尺寸过大，不能应用空间尺寸受限 的场合，且采用钢球作为活齿，导致承载能力受限，容易将主要传动零部件 压溃变形，进而影响减速器寿命的技术问题，而提供一种径向串联双级圆柱 活齿减速器。本发明主要利用第一级减速系统与第二级减速系统采用径向方 式串联，使整机具有更小的轴向尺寸，更大的空间利用率和结构刚度，更轻 的重量；同时也兼具传动平稳、传动比范围广、传动精度高、效率高；克服 了钢球活齿减速器承载能力小的缺点，提高了减速器使用寿命；主要传动部 件容易加工，且可以实现设计参数化和系列化，可应用于诸多领域。

本发明采用的技术手段如下：

一种径向串联双级圆柱活齿减速器，包括：主轴、主轴密封圈、主轴轴 承端盖、主轴轴承Ⅰ、保持架Ⅰ、左壳体、中心轮Ⅱ、圆柱活齿系Ⅱ、激波 器Ⅱ、保持架Ⅱ、右壳体、保持架轴承Ⅱ、组合轴承、保持架轴承Ⅰ、圆柱 活齿系Ⅰ、主轴轴承Ⅱ、激波器Ⅰ和中心轮Ⅰ；所述主轴从左至右依次分为 小径段、左段、偏心段和右段；

所述激波器Ⅰ由两个标准轴承组成，安装于所述主轴的偏心段上；所述 主轴轴承Ⅰ安装于所述主轴的左段，通过所述主轴轴承端盖进行左侧轴向限 制，通过所述主轴左段右侧的轴肩进行右侧轴向限制，所述主轴轴承Ⅰ为整 机的左支撑；所述主轴轴承Ⅱ安装于所述主轴的右段，通过所述保持架Ⅰ右 侧内孔壁进行右侧轴向限制，通过所述主轴右段左侧的轴肩进行左侧轴向限 制；

所述激波器Ⅱ安装于所述组合轴承的外端，所述组合轴承安装于所述中 心轮Ⅰ的外端；所述激波器Ⅱ通过其内偏心圆孔壁与所述组合轴承配合连接 实现轴向定位，所述中心轮Ⅰ通过其外端轴肩与所述组合轴承配合连接实现 轴向定位，所述组合轴承左侧及右侧分别与所述保持架Ⅰ、所述保持架Ⅱ间 存在游隙实现轴向定位；

所述主轴轴承端盖置于所述主轴的小径段，通过至少4个螺栓依次固定 连接所述左壳体的小径端和所述保持架Ⅰ的大径段，所述左壳体的大径端通 过至少4个螺栓在轴向方向上依次固定连接有所述中心轮Ⅱ和所述右壳体；

所述保持架轴承Ⅰ安装于所述保持架Ⅰ的右侧外圆上，通过所述保持架 Ⅰ左侧轴肩限制所述保持架轴承Ⅰ向左轴向窜动，同时通过所述保持架Ⅱ右 侧的内孔壁限制所述保持架轴承Ⅰ向右轴向窜动；所述保持架轴承Ⅱ安装于 所述保持架Ⅱ的右侧外圆上，通过所述保持架Ⅱ左侧轴肩限制所述保持架轴 承Ⅱ向左轴向窜动，同时通过所述右壳体的内孔壁限制所述保持架轴承Ⅱ向 右轴向窜动；所述保持架轴承Ⅰ和保持架轴承Ⅱ为整机的右支撑；

所述中心轮Ⅰ的内部啮合连接有所述圆柱活齿系Ⅰ，所述圆柱活齿系Ⅰ 与所述激波器Ⅰ啮合连接，同时所述中心轮Ⅰ与所述激波器Ⅰ共轭啮合连 接；

所述激波器Ⅰ、圆柱活齿系Ⅰ、中心轮Ⅰ组成第一级减速系统；

所述中心轮Ⅱ的内部啮合连接有所述圆柱活齿系Ⅱ，所述圆柱活齿系Ⅱ 与所述激波器Ⅱ啮合连接，同时所述中心轮Ⅱ与所述激波器Ⅱ共轭啮合连 接；

所述激波器Ⅱ、圆柱活齿系Ⅱ、中心轮Ⅱ组成第二级减速系统；

所述第一级减速系统和第二级减速系统采用径向串联，所述第一级减速 系统的动力由所述中心轮Ⅰ输出，通过所述组合轴承作为中间件，与所述激 波器Ⅱ径向串联耦合，将动力输入第二级减速系统，最后由所述保持架Ⅱ输 出。

进一步地，所述保持架Ⅰ的小径圆柱面上周向开有Z₁个均匀分布的活齿 槽Ⅰ，且Z₁的数值取决于圆柱活齿系Ⅰ中包含活齿单元的数目，所述圆柱活 齿系Ⅰ中的每一个活齿单元置于所述活齿槽Ⅰ内，可径向小范围运动。

进一步地，所述中心轮Ⅰ内端为异形凸轮，其内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ 与所述激波器Ⅰ外圈轮廓共轭啮合，所述圆柱活齿系Ⅰ中的每一个活齿单元 同时与所述中心轮Ⅰ的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ及所述激波器Ⅰ外圈轮廓啮 合。

进一步地，所述保持架Ⅱ的大径圆柱面上周向开有Z₃个均匀分布的活齿 槽Ⅱ，且Z₃的数值取决于圆柱活齿系Ⅱ中包含活齿单元的数目，所述圆柱活 齿系Ⅱ中的每一个活齿单元置于所述活齿槽Ⅱ内，可径向小范围运动。

进一步地，所述激波器Ⅱ为内偏心圆凸轮，所述中心轮Ⅱ内端为异形凸 轮，所述中心轮Ⅱ的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ与所述激波器Ⅱ外圆轮廓共轭 啮合，所述圆柱活齿系Ⅱ中的每一个活齿单元同时与所述中心轮Ⅱ的内端异 形凸轮正弦轮廓Ⅰ及所述激波器Ⅱ外圆轮廓啮合；

所述激波器Ⅱ通过所述中心轮Ⅰ上所述组合轴承和其外端的环形槽实现 轴向定位。

进一步地，所述圆柱活齿系Ⅰ的活齿单元为圆柱滚子轴承用标准圆柱滚 针，用于与所述激波器Ⅰ外圈轮廓及所述中心轮Ⅰ的内端异形凸轮正弦轮廓 Ⅱ高副线接触啮合。

进一步地，所述圆柱活齿系Ⅱ的活齿单元为圆柱滚子轴承用标准圆柱滚 针；用于与所述激波器Ⅱ外圆轮廓及所述中心轮Ⅱ的内端异形凸轮正弦轮廓 Ⅰ高副线接触啮合。

进一步地，所述中心轮Ⅰ的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ的理论轮廓曲线为 平面正弦曲线，且参数方程为：

式中，a₁为主轴偏心段的偏心距；λ₁为激波系数，与激波器Ⅰ外圈轮廓 半径有关；Z₂为中心轮Ⅰ的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ的理论轮廓波动周期 数；θ₂为中心轮Ⅰ的转角。

进一步地，所述中心轮Ⅱ的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ的理论轮廓曲线为 平面正弦曲线，且参数方程为：

式中，a₂为激波器Ⅱ内偏心圆凸轮的偏心距；λ₂为激波系数，与激波器 Ⅱ外圆轮廓半径有关；Z₄为中心轮Ⅱ的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ的理论轮廓 波动周期数；θ₄为保持架Ⅱ的转角。

进一步地，所述主轴可采用法兰盘或空心轴结构，以提供不同的动力输 入连接方式，适用更多场合。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的径向串联双级圆柱活齿减速器，相比平面钢球活齿减速 器，在同等径向尺寸情况下，本发明具有更小的轴向尺寸，轴向尺寸约为平 面钢球活齿减速器的一半，且较平面钢球活齿减速器的承载能力大幅提升， 使用寿命更长。

2、本发明提供的径向串联双级圆柱活齿减速器，第一级减速系统与第二 级减速系统间采用径向方式串联，使整机具有更小的轴向尺寸，更大的空间 利用率和结构刚度，无需轴向预紧，具有更轻的重量；同时也兼具传动平稳、 传动比范围广、传动精度高、效率高；克服了钢球活齿减速器承载能力小的 缺点，提高了减速器使用寿命；主要传动部件容易加工，且可以实现设计参 数化和系列化，可应用于诸多领域。

3、本发明提供的径向串联双级圆柱活齿减速器，采用圆柱滚子轴承用标 准圆柱滚针作为活齿，可以保证尺寸精度，且可以承受很大的载荷。

4、本发明提供的径向串联双级圆柱活齿减速器，激波器Ⅰ采用两个标准 轴承作为传动组件，极大地降低了加工制造难度，且一定程度上减轻了整机 的重量。

综上，应用本发明的技术方案能够解决现有技术中活齿减速器轴向尺寸 过大，不能应用空间尺寸受限的场合，且采用钢球作为活齿，导致承载能力 受限，容易将主要传动零部件压溃变形，进而影响减速器寿命的问题。

基于上述理由本发明可在机械传动等领域广泛推广。

附图说明

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 不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例总体装配结构示意图。

图2为本发明实施例总体剖视结构示意图。

图3为本发明实施例主轴零件结构示意图。

图4为本发明实施例保持架Ⅰ零件结构示意图。

图5为本发明实施例中心轮Ⅱ零件结构示意图。

图6为本发明实施例激波器Ⅱ零件结构示意图。

图7为本发明实施例保持架Ⅱ零件结构示意图。

图8为本发明实施例激波器Ⅰ组件结构示意图。

图9为本发明实施例中心轮Ⅱ零件结构示意图。

图中：1、主轴；2、主轴密封圈；3、主轴轴承端盖；4、主轴轴承Ⅰ； 5、保持架Ⅰ；6、左壳体；7、中心轮Ⅱ；8、圆柱活齿系Ⅱ；9、激波器 Ⅱ；10、保持架Ⅱ；11、右壳体；12、保持架轴承Ⅱ；13、组合轴承；14、 保持架轴承Ⅰ；15、圆柱活齿系Ⅰ；16、主轴轴承Ⅱ；17、激波器Ⅰ；18、 中心轮Ⅰ；

101、偏心段；501、活齿槽Ⅰ；701、内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ；901、 内偏心圆凸轮；1001、活齿槽Ⅱ；1801、内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ。

具体实施方式

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。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本 发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明 保护的范围。

如图所示，本发明提供了一种径向串联双级圆柱活齿减速器，包括：主 轴1、主轴密封圈2、主轴轴承端盖3、主轴轴承Ⅰ4、保持架Ⅰ5、左壳体 6、中心轮Ⅱ7、圆柱活齿系Ⅱ8、激波器Ⅱ9、保持架Ⅱ10、右壳体11、保持 架轴承Ⅱ12、组合轴承13、保持架轴承Ⅰ14、圆柱活齿系Ⅰ15、主轴轴承Ⅱ 16、激波器Ⅰ17和中心轮Ⅰ18；所述主轴1从左至右依次分为小径段、左段、 偏心段101和右段。其中，所述主轴1可采用法兰盘或者空心轴结构，提供 不同的动力输入连接方式，适用更多场合。

所述激波器Ⅰ17由两个标准轴承组成，安装于所述主轴1的偏心段101 上；所述主轴轴承Ⅰ4安装于所述主轴1的左段，通过所述主轴轴承端盖3 进行左侧轴向限制，通过所述主轴1左段右侧的轴肩进行右侧轴向限制，所 述主轴轴承Ⅰ4为整机的左支撑；所述主轴轴承Ⅱ16安装于所述主轴1的右 段，通过所述保持架Ⅰ5右侧内孔壁进行右侧轴向限制，通过所述主轴1右 段左侧的轴肩进行左侧轴向限制。

所述激波器Ⅱ9安装于所述组合轴承13的外端，所述组合轴承13安装 于所述中心轮Ⅰ18的外端；所述激波器Ⅱ9通过其内偏心圆孔壁与所述组合 轴承13配合连接实现轴向定位，所述中心轮Ⅰ18通过其外端轴肩与所述组 合轴承13配合连接实现轴向定位，所述组合轴承13左侧及右侧分别与所述 保持架Ⅰ5、所述保持架Ⅱ10间存在游隙实现轴向定位。

所述主轴轴承端盖3置于所述主轴1的小径段，通过至少4个螺栓依次 固定连接所述左壳体6的小径端和所述保持架Ⅰ5的大径段，所述左壳体6 的大径端通过至少4个螺栓在轴向方向上依次固定连接有所述中心轮Ⅱ7和 所述右壳体11。

所述保持架轴承Ⅰ14安装于所述保持架Ⅰ5的右侧外圆上，通过所述保 持架Ⅰ5左侧轴肩限制所述保持架轴承Ⅰ14向左轴向窜动，同时通过所述保 持架Ⅱ10右侧的内孔壁限制所述保持架轴承Ⅰ14向右轴向窜动；所述保持 架轴承Ⅱ12安装于所述保持架Ⅱ10的右侧外圆上，通过所述保持架Ⅱ10左 侧轴肩限制所述保持架轴承Ⅱ12向左轴向窜动，同时通过所述右壳体11的 内孔壁限制所述保持架轴承Ⅱ12向右轴向窜动；所述保持架轴承Ⅰ14和保持架轴承Ⅱ12为整机的右支撑。

所述中心轮Ⅰ18的内部啮合连接有所述圆柱活齿系Ⅰ15，所述圆柱活齿 系Ⅰ15与所述激波器Ⅰ17啮合连接，同时所述中心轮Ⅰ18与所述激波器Ⅰ 17共轭啮合连接。

所述激波器Ⅰ17、圆柱活齿系Ⅰ15、中心轮Ⅰ18组成第一级减速系统。

所述中心轮Ⅱ7的内部啮合连接有所述圆柱活齿系Ⅱ8，所述圆柱活齿系 Ⅱ8与所述激波器Ⅱ9啮合连接，同时所述中心轮Ⅱ7与所述激波器Ⅱ9共轭 啮合连接。

所述激波器Ⅱ9、圆柱活齿系Ⅱ8、中心轮Ⅱ7组成第二级减速系统。

所述第一级减速系统和第二级减速系统采用径向串联，所述第一级减速 系统的动力由所述中心轮Ⅰ18输出，通过所述组合轴承13作为中间件，与 所述激波器Ⅱ9径向串联耦合，将动力输入第二级减速系统，最后由所述保 持架Ⅱ10输出。

实施例1

一种径向串联双级圆柱活齿减速器，如图1-9所示，主要包括主轴1、主 轴密封圈2、主轴轴承端盖3、主轴轴承Ⅰ4、保持架Ⅰ5、左壳体6、中心轮 Ⅱ7、圆柱活齿系Ⅱ8、激波器Ⅱ9、保持架Ⅱ10、右壳体11、保持架轴承Ⅱ 12、组合轴承13、保持架轴承Ⅰ14、圆柱活齿系Ⅰ15、主轴轴承Ⅱ16、激波 器Ⅰ17和中心轮Ⅰ18等。

所述激波器Ⅰ17由两个标准轴承组成，安装于所述主轴1偏心段101上； 所述主轴轴承Ⅰ4安装于所述主轴1的左段，通过所述主轴轴承端盖3进行 左侧轴向限制，通过所述主轴1左段轴肩进行右侧轴向限制，是整机的左支 撑；所述主轴轴承Ⅱ16安装于所述主轴1的右段，通过所述保持架Ⅰ5右侧 内孔壁进行右侧轴向限制，通过所述主轴1右段轴肩进行左侧轴向限制。所 述激波器Ⅱ9安装于所述组合轴承13外端，所述组合轴承13安装于所述中心轮Ⅰ18外端；所述激波器Ⅱ9通过内偏心圆孔壁与所述组合轴承13配合实 现轴向定位，所述中心轮Ⅰ18通过外端轴肩与所述组合轴承13配合实现轴 向定位，所述组合轴承13左侧及右侧分别与保持架Ⅰ5、保持架Ⅱ10存在游 隙实现轴向定位。所述主轴轴承端盖3一端通过4个螺栓固定连接所述左壳 体6小径端及所述保持架Ⅰ5的大径段，所述左壳体6大径端通过4个螺栓 依次轴向固定连接有中心轮Ⅱ7、右壳体11。

所述保持架轴承Ⅰ14安装于所述保持架Ⅰ5右侧外圆上，通过轴肩限制 向左轴向窜动，通过保持架Ⅱ10右侧内孔壁限制向右轴向窜动；所述保持架 轴承Ⅱ12安装于所述保持架Ⅱ10右侧外圆上，通过轴肩限制向左轴向窜动， 通过右壳体11内孔壁限制向右轴向窜动；所述保持架轴承Ⅰ14和保持架轴 承Ⅱ12是整机的右支撑。

所述保持架Ⅰ5小径圆柱面上周向开有Z₁个均匀分布的活齿槽Ⅰ501，所 述圆柱活齿系Ⅰ15中的每一个活齿单元置于所述保持架Ⅰ5的活齿槽Ⅰ501 内，可径向小范围运动，其中，Z₁的数值取决于圆柱活齿系Ⅰ15中包含活齿 单元的数目。所述中心轮Ⅰ18内端为异形凸轮，其理论轮廓的波动周期数为 Z₂，其内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ1801与所述激波器Ⅰ17外圈轮廓共轭啮合， 所述圆柱活齿系Ⅰ15中的每一个活齿单元同时与所述中心轮Ⅰ18的内端异 形凸轮正弦轮廓Ⅱ1801及所述激波器Ⅰ17外圈轮廓保持高副接触进行啮合。 其中，所述激波器Ⅰ17由两个标准轴承作为一个传动组件，安装在所述主轴 1偏心段101上，用于与所述圆柱活齿系Ⅰ15啮合。所述圆柱活齿系Ⅰ15的 活齿单元为圆柱滚子轴承用标准圆柱滚针，用于与所述激波器Ⅰ17外圈轮廓 及所述中心轮Ⅰ18的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ1801高副线接触啮合。

所述激波器Ⅰ17、圆柱活齿系Ⅰ15、中心轮Ⅰ18组成第一级减速系统。

所述激波器Ⅱ9为内偏心圆凸轮901，所述中心轮Ⅱ7内端为异形凸轮， 其理论轮廓的波动周期数为Z₄，所述中心轮Ⅱ7的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ 701与所述激波器Ⅱ9外圆轮廓共轭啮合，所述保持架Ⅱ10大径圆柱面上周 向开有Z₃个均匀分布的活齿槽Ⅱ1001，所述圆柱活齿系Ⅱ8中的每一个活齿 单元置于所述保持架Ⅱ10的活齿槽Ⅱ1001内，可径向小范围运动，其中，Z₃的数值取决于圆柱活齿系Ⅱ8中包含活齿单元的数目。所述圆柱活齿系Ⅱ8中 的每一个活齿单元同时与所述中心轮Ⅱ7的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ701及 所述激波器Ⅱ9外圆轮廓保持高副接触进行啮合。其中，所述激波器Ⅱ9通过 所述中心轮Ⅰ18上所述组合轴承13和其外端的环形槽实现轴向定位。所述 圆柱活齿系Ⅱ8的活齿单元为圆柱滚子轴承用标准圆柱滚针；用于与所述激 波器Ⅱ9外圆轮廓及所述中心轮Ⅱ7的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ701高副线接 触啮合。

所述激波器Ⅱ9、圆柱活齿系Ⅱ8、中心轮Ⅱ7组成第二级减速系统。

第一级减速系统的动力由所述中心轮Ⅰ18输出，通过所述组合轴承13 作为中间件，与所述激波器Ⅱ9径向串联耦合，将动力输入第二级减速系统， 最后由保持架Ⅱ10输出。在传动比大小相同的情况下，可通过改变Z₂与Z₁的 相对大小，Z₄与Z₃的相对大小实现输出端与输入端的转向相同或相反。

所述保持架Ⅰ5、保持架Ⅱ10的活齿槽所在圆壁厚与所述的圆柱活齿半 径均为优选的尺寸参数。

所述中心轮Ⅰ18、中心轮Ⅱ7内端异形凸轮的截面形状均为连续正弦曲 线，凸轮厚度由圆柱滚针的长度确定，为保证啮合过程平稳，优选的，取大 于1-2mm圆柱滚针长度。

所述中心轮Ⅰ18的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ1801的理论轮廓线的参数 方程为：

其中，a₁为主轴偏心段的偏心距，单位(mm)；

λ₁为激波系数；

Z₁为中心轮Ⅰ的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ的理论轮廓波动周期数；

θ₂为中心轮Ⅰ的转角，单位(°)；

λ₁与激波器Ⅰ外圆轮廓半径有关。

所述中心轮Ⅱ7的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ701的理论轮廓线的参数方 程为：

其中，a₂为激波器Ⅱ内偏心圆凸轮的偏心距，单位(mm)；

λ₂为激波系数；

Z₄为中心轮Ⅱ的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ的理论轮廓波动周期数；

θ₄为保持架Ⅱ的转角，单位(°)；

λ₂与激波器Ⅱ外圆轮廓半径有关。

所述第一级减速系统的传动比计算公式为：

为实现更大承载能力，取Z₂＜Z₁，则主轴1与中心轮Ⅰ18的转向相反。

所述第二级减速系统的传动比计算公式为：

为实现更大承载能力，取Z₄＜Z₃，则激波器Ⅱ9与保持架Ⅱ10的转向相 同。

两级串联的总传动比计算公式为：i＝i₁·i₂。

实施例2

针对某种应用场合设计了一款径向串联双级圆柱活齿减速器，其总体尺 寸为：外径φ120mm，轴向长58.5mm。第一级减速系统、第二级减速系统的 理论参数见表1。

表1具体实施例参数表

其中，圆柱活齿系Ⅰ15活齿单元的长度为10mm，圆柱活齿系Ⅱ8活齿 单元的长度为12mm；中心轮Ⅰ18、中心轮Ⅱ7内端异形凸轮厚度分别为10mm、13mm，可根据具体实际情况确定。

特别的，表1中的各参数均可根据实际应用场合自行设定，即本发明的 结构参数具有广泛性和一般性，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何 修改、等同替换、改进等，即与本发明机构原理一致、且齿廓特性方程与本 发明一致的所有尺寸规格减速器，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明工作原理：本发明运转时，动力装置与主轴1连接，主轴1转动 的同时带动主轴1偏心段101上的激波器Ⅰ17内圈转动，而激波器Ⅰ17外圈 则会绕着激波器Ⅰ17内圈自转的同时、绕着主轴1中心公转，由于保持架Ⅰ 5固定，此时活齿槽Ⅰ501内均匀分布的圆柱活齿系Ⅰ15活齿单元的质心周 向运动受到限制，活齿单元通过与中心轮Ⅰ18的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ 1801啮合，推动中心轮Ⅰ18转动；中心轮Ⅰ18外端面上的组合轴承1313内 圆柱面随着中心轮Ⅰ18转动而与中心轮Ⅰ18发生相对转动，组合轴承1313 外圆柱面上的激波器Ⅱ9的内偏心圆凸轮901此时随着自转，同时激波器Ⅱ9 外圆绕着组合轴承13中心线公转，由于中心轮Ⅱ7固定，此时活齿槽Ⅱ1001 内均匀分布的圆柱活齿系Ⅱ8活齿单元的质心径向运动受到限制，活齿单元 通过与中心轮Ⅱ7的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ701啮合，推动保持架Ⅱ10转 动。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上 实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本 领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均 会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修 改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替 换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种径向串联双级圆柱活齿减速器，其特征在于，包括：主轴(1)、主轴密封圈(2)、主轴轴承端盖(3)、主轴轴承Ⅰ(4)、保持架Ⅰ(5)、左壳体(6)、中心轮Ⅱ(7)、圆柱活齿系Ⅱ(8)、激波器Ⅱ(9)、保持架Ⅱ(10)、右壳体(11)、保持架轴承Ⅱ(12)、组合轴承(13)、保持架轴承Ⅰ(14)、圆柱活齿系Ⅰ(15)、主轴轴承Ⅱ(16)、激波器Ⅰ(17)和中心轮Ⅰ(18)；所述主轴(1)从左至右依次分为小径段、左段、偏心段(101)和右段；

所述激波器Ⅰ(17)由两个标准轴承组成，安装于所述主轴(1)的偏心段(101)上；所述主轴轴承Ⅰ(4)安装于所述主轴(1)的左段，通过所述主轴轴承端盖(3)进行左侧轴向限制，通过所述主轴(1)左段右侧的轴肩进行右侧轴向限制，所述主轴轴承Ⅰ(4)为整机的左支撑；所述主轴轴承Ⅱ(16)安装于所述主轴(1)的右段，通过所述保持架Ⅰ(5)右侧内孔壁进行右侧轴向限制，通过所述主轴(1)右段左侧的轴肩进行左侧轴向限制；

所述激波器Ⅱ(9)安装于所述组合轴承(13)的外端，所述组合轴承(13)安装于所述中心轮Ⅰ(18)的外端；所述激波器Ⅱ(9)通过其内偏心圆孔壁与所述组合轴承(13)配合连接实现轴向定位，所述中心轮Ⅰ(18)通过其外端轴肩与所述组合轴承(13)配合连接实现轴向定位，所述组合轴承(13)左侧及右侧分别与所述保持架Ⅰ(5)、所述保持架Ⅱ(10)间存在游隙实现轴向定位；

所述主轴轴承端盖(3)置于所述主轴(1)的小径段，通过至少4个螺栓依次固定连接所述左壳体(6)的小径端和所述保持架Ⅰ(5)的大径段，所述左壳体(6)的大径端通过至少4个螺栓在轴向方向上依次固定连接有所述中心轮Ⅱ(7)和所述右壳体(11)；

所述保持架轴承Ⅰ(14)安装于所述保持架Ⅰ(5)的右侧外圆上，通过所述保持架Ⅰ(5)左侧轴肩限制所述保持架轴承Ⅰ(14)向左轴向窜动，同时通过所述保持架Ⅱ(10)右侧的内孔壁限制所述保持架轴承Ⅰ(14)向右轴向窜动；所述保持架轴承Ⅱ(12)安装于所述保持架Ⅱ(10)的右侧外圆上，通过所述保持架Ⅱ(10)左侧轴肩限制所述保持架轴承Ⅱ(12)向左轴向窜动，同时通过所述右壳体(11)的内孔壁限制所述保持架轴承Ⅱ(12)向右轴向窜动；所述保持架轴承Ⅰ(14)和保持架轴承Ⅱ(12)为整机的右支撑；

所述中心轮Ⅰ(18)的内部啮合连接有所述圆柱活齿系Ⅰ(15)，所述圆柱活齿系Ⅰ(15)与所述激波器Ⅰ(17)啮合连接，同时所述中心轮Ⅰ(18)与所述激波器Ⅰ(17)共轭啮合连接；

所述激波器Ⅰ(17)、圆柱活齿系Ⅰ(15)、中心轮Ⅰ(18)组成第一级减速系统；

所述中心轮Ⅱ(7)的内部啮合连接有所述圆柱活齿系Ⅱ(8)，所述圆柱活齿系Ⅱ(8)与所述激波器Ⅱ(9)啮合连接，同时所述中心轮Ⅱ(7)与所述激波器Ⅱ(9)共轭啮合连接；

所述激波器Ⅱ(9)、圆柱活齿系Ⅱ(8)、中心轮Ⅱ(7)组成第二级减速系统；

所述第一级减速系统和第二级减速系统采用径向串联，所述第一级减速系统的动力由所述中心轮Ⅰ(18)输出，通过所述组合轴承(13)作为中间件，与所述激波器Ⅱ(9)径向串联耦合，将动力输入第二级减速系统，最后由所述保持架Ⅱ(10)输出。

2.根据权利要求1所述的径向串联双级圆柱活齿减速器，其特征在于，所述保持架Ⅰ(5)的小径圆柱面上周向开有Z₁个均匀分布的活齿槽Ⅰ(501)，且Z₁的数值取决于圆柱活齿系Ⅰ(15)中包含活齿单元的数目，所述圆柱活齿系Ⅰ(15)中的每一个活齿单元置于所述活齿槽Ⅰ(501)内，可径向小范围运动。

3.根据权利要求1或2所述的径向串联双级圆柱活齿减速器，其特征在于，所述中心轮Ⅰ(18)内端为异形凸轮，其内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ(1801)与所述激波器Ⅰ(17)外圈轮廓共轭啮合，所述圆柱活齿系Ⅰ(15)中的每一个活齿单元同时与所述中心轮Ⅰ(18)的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ(1801)及所述激波器Ⅰ(17)外圈轮廓啮合。

4.根据权利要求1所述的径向串联双级圆柱活齿减速器，其特征在于，所述保持架Ⅱ(10)的大径圆柱面上周向开有Z₃个均匀分布的活齿槽Ⅱ(1001)，且Z₃的数值取决于圆柱活齿系Ⅱ(8)中包含活齿单元的数目，所述圆柱活齿系Ⅱ(8)中的每一个活齿单元置于所述活齿槽Ⅱ(1001)内，可径向小范围运动。

5.根据权利要求1或4所述的径向串联双级圆柱活齿减速器，其特征在于，所述激波器Ⅱ(9)为内偏心圆凸轮(901)，所述中心轮Ⅱ(7)内端为异形凸轮，所述中心轮Ⅱ(7)的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ(701)与所述激波器Ⅱ(9)外圆轮廓共轭啮合，所述圆柱活齿系Ⅱ(8)中的每一个活齿单元同时与所述中心轮Ⅱ(7)的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ(701)及所述激波器Ⅱ(9)外圆轮廓啮合；

所述激波器Ⅱ(9)通过所述中心轮Ⅰ(18)上所述组合轴承(13)和激波器Ⅱ(9)外端的环形槽实现轴向定位。

6.根据权利要求3所述的径向串联双级圆柱活齿减速器，其特征在于，所述圆柱活齿系Ⅰ(15)的活齿单元为圆柱滚子轴承用标准圆柱滚针，用于与所述激波器Ⅰ(17)外圈轮廓及所述中心轮Ⅰ(18)的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ(1801)高副线接触啮合。

7.根据权利要求5所述的径向串联双级圆柱活齿减速器，其特征在于，所述圆柱活齿系Ⅱ(8)的活齿单元为圆柱滚子轴承用标准圆柱滚针；用于与所述激波器Ⅱ(9)外圆轮廓及所述中心轮Ⅱ(7)的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ(701)高副线接触啮合。

8.根据权利要求3所述的径向串联双级圆柱活齿减速器，其特征在于，所述中心轮Ⅰ(18)的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ(1801)的理论轮廓曲线为平面正弦曲线，且参数方程为：

式中，a₁为主轴偏心段的偏心距；λ₁为激波系数，与激波器Ⅰ外圈轮廓半径有关；Z₂为中心轮Ⅰ的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅱ的理论轮廓波动周期数；θ₂为中心轮Ⅰ的转角。

9.根据权利要求5所述的径向串联双级圆柱活齿减速器，其特征在于，所述中心轮Ⅱ(7)的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ(701)的理论轮廓曲线为平面正弦曲线，且参数方程为：

式中，a₂为激波器Ⅱ内偏心圆凸轮的偏心距；λ₂为激波系数，与激波器Ⅱ外圆轮廓半径有关；Z₄为中心轮Ⅱ的内端异形凸轮正弦轮廓Ⅰ的理论轮廓波动周期数；θ₄为保持架Ⅱ的转角。

10.根据权利要求1所述的径向串联双级圆柱活齿减速器，其特征在于，所述主轴(1)可采用法兰盘或空心轴结构，以提供不同的动力输入连接方式，适用更多场合。

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