CN112178134A - 一种大型高刚性耐冲击精密减速装置 - Google Patents

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常乐
朱玲
张磊
谷丽艳
周璐
黄玉成
王昭
吕振玉
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Tianjin Qiling Electromechanical Technology Co., Ltd
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Abstract

本发明涉及一种高刚性耐冲击精密减速装置,包括第一级行星传动机构,第二级行星传动机构和第三级摆线传动机构,第一级行星传动机构的中心轴为动力输入轴,与三个行星轮齿啮合,三个行星轮齿布置在行星轮支撑架上;行星轮支撑架与第二级行星传动机构的齿轮轴同轴固连,齿轮轴与三个同步轮啮合,三个同步轮与第三级摆线传动机构的三个曲柄轴同轴固连,三个曲柄轴通过偏心外圆部插装在摆线轮上的三处圆孔处,摆线轮的外圈摆线曲面与布置在针齿壳内圈上的多个针齿销摆线啮合接触,曲柄轴插装于盘形支撑架上的安装孔内和动力输出盘上的安装孔内;盘形支撑架和动力输出盘均通过轴承与针齿壳的内圈支撑接触。本装置传动精度高、传动比大、结构尺寸小。

Description

一种大型高刚性耐冲击精密减速装置
技术领域
本发明属于减速机技术领域,具体涉及一种高刚性耐冲击精密减速装置。
背景技术
近年来,随这航空航天、武器装备、机器人产业、风电等产业的不断蓬勃发展,对大型高刚性耐冲击的高精密减速机的需求逐年激增。尤其随着智能制造技术的不断深入发展,智能设备及控制方式向着自主化、无人化及高效化的方向发展,要求末端执行装置具有高的运行可靠性,且可实现执行状态的精确控制,这就对减速机自身的传动精度、承载能力、抗冲击性、体积和寿命提出了越来越高的要求。从目前行业来看,针对于额定扭矩>30000Nm,抗载冲击>70000Nm的运动工况,普遍采用蜗轮蜗杆或多级行星传动的方式,最为关键的缺陷是传动精度低,无法满足传动精度<1角分的高精密运动要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,提供一种传动比大,承载/抗弯强度大,结构尺寸小,传动精度高的大型高刚性耐冲击精密减速装置。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现:
一种高刚性耐冲击精密减速装置,其特征在于:包括第一级行星传动机构,第二级行星传动机构和第三级摆线传动机构;
所述第一级行星传动机构中的中心轴为动力输入轴,与外部驱动连接;动力输入轴为齿轮轴,并与外围的三个行星轮采用齿轮啮合的方式接触,三个行星轮同时与连接盘通过内齿啮合接触;三个行星轮安装在行星轮支撑架上,行星轮支撑架为第一级行星传动机构的动力输出件;所述连接盘与第三级摆线传动机构的针齿壳通过螺钉固定连接在一起;
所述第二行星传动机构中的齿轮轴与第一级行星传动机构的行星轮支撑架通过螺钉同轴固定连接,所述齿轮轴与外围的三个同步轮通过齿轮啮合的方式接触;
所述第三级摆线传动机构中的三个曲柄轴通过花键分别与三个同步轮同轴固定连接;三个曲柄轴的偏心外圆部分别与摆线轮上的三处圆孔通过滚针轴承接触,摆线轮采用双片对置布置方式设置;摆线轮的外圈摆线曲面与沿圆周方向均匀布置在针齿壳的内圈上的多个针齿销形成摆线啮合接触;曲柄轴位于偏心外圆的内侧和外侧分别通过轴承插装于盘形支撑架上的安装孔内和动力输出盘上的安装孔内;盘形支撑架和动力输出盘均通过轴承与针齿壳的内圈形成支撑接触。
进一步的:安装在盘形支撑架与针齿壳的内圈之间的轴承及安装在动力输出盘与针齿壳的内圈之间的轴承均采用双角接触轴承,且两轴承呈对称设置。
进一步的:安装在盘形支撑架的安装孔内的轴承及安装在动力输出盘上的安装孔内的轴承均采用圆锥轴承,且两侧圆锥轴承呈对称布置。
本发明具有的优点和积极效果为:
1、本发明整套装置采用多级复合传动方案,通过引入少齿差、紧凑型精密摆线传动,大幅提升减速机的传动精度、传动比与承载能力,传动比可实现372~1257之间宽范围设计,传动精度和空回精度<1角分,另外各级之间的运动传递相互耦合,大大缩短整套装置的轴向尺寸和减轻了重量,与传统减速器相比,可使整机的结构尺寸缩小20%以上,重量降低20%以上。
2、本发明采用一级行星传动、二级行星传动、三级摆线传动的复合传动方式,各传动级之间采用刚性一体化连接方式,保证整体传递的稳定性。
3、该装置末端采用对称双角接触轴承支撑方式,保证整机运动输出的稳定性的抗弯强;
综上,该套装置具有传动比大,承载/抗弯强度大,结构尺寸小,传动精度高等优点,可满足雷达、风电、坦克和火炮等特殊应用工况的要求。
附图说明
图1为本发明的传动原理图;
图2是本发明的结构剖面图;
图3是本发明的外形图1;
图4是本发明的外形图2。
具体实施方式
下面结合图并通过具体实施例对本发明作进一步详述,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
一种高刚性耐冲击精密减速装置,请参见图1-4,包括第一级行星传动机构,第二级行星传动机构和第三级摆线传动机构。第一级行星传动机构主要包括中心轴、三个行星轮、行星轮支撑架和连接盘;所述第二级行星传动机构主要包括齿轮轴和三个同步轮;所述第三级摆线传动机构主要包括三个曲柄轴、摆线轮、针齿壳、盘形支撑架和动力输出盘。其中针齿壳是整个减速装置的外部承载固定部件,不发生旋转运动。
所述第一级行星传动机构中的中心轴1为动力输入轴,与外部驱动连接。动力输入轴为齿轮轴,并与外围的三个行星轮2采用齿轮啮合的方式接触。三个行星轮同时与连接盘4通过内齿啮合接触,三个行星轮安装在行星轮支撑架3上,行星轮支撑架为第一级行星传动机构的动力输出件,行星轮支撑架通过内、外轴承支撑在连接盘内圈与中心轴之间。所述连接盘与第三级摆线传动机构的针齿壳通过螺钉固定连接在一起。
所述第二行星传动机构中的齿轮轴5与第一级行星传动机构的行星轮支撑架通过螺钉同轴固定连接,所述齿轮轴与外围的三个同步轮6通过齿轮啮合的方式接触。
所述第三级摆线传动机构中的三个曲柄轴7通过花键分别与三个同步轮同轴固定连接,二者可实现运动的同步运转。三个曲柄轴的偏心外圆部分别与摆线轮8上的三处圆孔通过滚针轴承接触,摆线轮采用双片对置布置方式设置,增强其承载力和运行稳定性。摆线轮的外圈摆线曲面与沿圆周方向均匀布置在针齿壳的内圈上的多个针齿销11形成摆线啮合接触,在摆线轮运动时,产生摆线的减速运动。曲柄轴位于偏心外圆的内侧和外侧分别通过轴承13插装于盘形支撑架14上的安装孔内和动力输出盘10上的安装孔内;盘形支撑架和动力输出盘均通过轴承12与针齿壳9的内圈形成支撑接触。
上述结构中,进一步的:安装在盘形支撑架与针齿壳的内圈之间的轴承及安装在动力输出盘与针齿壳的内圈之间的轴承均采用双角接触轴承,且两轴承呈对称设置。进一步的保证了整套装置的运动承载与受力承载。
上述结构中,安装在盘形支撑架的安装孔内的轴承及安装在动力输出盘上的安装孔内的轴承均采用圆锥轴承,且两侧圆锥轴承呈对称布置,可同时承受较大的轴向载荷和径向载荷,轴承采用线性接触,承载强度更高。
本高刚性耐冲击精密减速装置的工作原理为:
动力输入轴与外部动力驱动连接,动力输入轴发生旋转运动,带动三个行星齿轮自转;三个行星齿轮自传时,与连接盘的内齿发生啮合,产生行星齿轮的公转,即产生第一级行星传动的输出减速运动;行星齿轮在分布行星轮支撑架上,行星轮支撑架与齿轮轴通过螺钉固定连接,这样就保证二者转速相同,所以行星齿轮的公转传递给行星轮支撑架的同时,就将第一级的输出运动传递给第二级行星传动机构。齿轮轴与同步轮也通过齿轮副接触,由于同步轮与曲柄轴二者运动同步,所以第一级行星传动的输出转速通过该级的外齿轮啮合传递给第三级摆线运动机构中的曲柄轴。曲柄轴作为第三级摆线运动的输入,带动摆线轮随曲柄轴运动,摆线轮运转时,与针齿销发生接触啮合,在接触力的作用下,摆线轮在随曲柄轴运动的同时,产生反向的减速运动,该运动就是第三级摆线运动的输出转动,并通过输出盘进行最终减速运动的输出。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和图,但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内,各种替换、变化和修改都是可能的,因此,本发明的范围不局限于实施例和图所公开的内容。

Claims (3)

1.一种高刚性耐冲击精密减速装置,其特征在于:包括第一级行星传动机构,第二级行星传动机构和第三级摆线传动机构;
所述第一级行星传动机构中的中心轴为动力输入轴,与外部驱动连接;动力输入轴为齿轮轴,并与外围的三个行星轮采用齿轮啮合的方式接触,三个行星轮同时与连接盘通过内齿啮合接触;三个行星轮安装在行星轮支撑架上,行星轮支撑架为第一级行星传动机构的动力输出件;所述连接盘与第三级摆线传动机构的针齿壳通过螺钉固定连接在一起;
所述第二行星传动机构中的齿轮轴与第一级行星传动机构的行星轮支撑架通过螺钉同轴固定连接,所述齿轮轴与外围的三个同步轮通过齿轮啮合的方式接触;
所述第三级摆线传动机构中的三个曲柄轴通过花键分别与三个同步轮同轴固定连接;三个曲柄轴的偏心外圆部分别与摆线轮上的三处圆孔通过滚针轴承接触,摆线轮采用双片对置布置方式设置;摆线轮的外圈摆线曲面与沿圆周方向均匀布置在针齿壳的内圈上的多个针齿销形成摆线啮合接触;曲柄轴位于偏心外圆的内侧和外侧分别通过轴承插装于盘形支撑架上的安装孔内和动力输出盘上的安装孔内;盘形支撑架和动力输出盘均通过轴承与针齿壳的内圈形成支撑接触。
2.根据权利要求1所述的高刚性耐冲击精密减速装置,其特征在于:安装在盘形支撑架与针齿壳的内圈之间的轴承及安装在动力输出盘与针齿壳的内圈之间的轴承均采用双角接触轴承,且两轴承呈对称设置。
3.根据权利要求1所述的高刚性耐冲击精密减速装置,其特征在于:安装在盘形支撑架的安装孔内的轴承及安装在动力输出盘上的安装孔内的轴承均采用圆锥轴承,且两侧圆锥轴承呈对称布置。
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