CN112377573A - 一种简易齿轮传动结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种简易齿轮传动结构，属于减速机领域，包括输入组件和输出组件，所述输出组件包括一个输出齿轮和一个与所述输出齿轮齿合的输出偏心轮。本发明的有益效果是：利用两组以上齿轮之间的配合，不受齿数直径关系限制，在实现大传动比的情况下还能保持自身尺寸不会同步变大，甚至于最终让传动比与齿轮本身尺寸比无关，达到了高倍传动的目的。

Description

一种简易齿轮传动结构
技术领域
本发明涉及减速机领域，具体而言，涉及一种简易齿轮传动结构。
背景技术
机器机械技术发展了几百年，各种各样的传动方式已经很丰富，纯机械的齿轮传动更是日臻完善，几乎各种机械设计需求都能找到成熟的解决办法，但是在最近十几年快速发展起来并被预测未来将会无处不在的机器人市场，传统的齿轮多级传动式减速器却处于边缘地位，大部分市场需求被高价昂贵的RV减速器与谐波减速器占据。而这本身就是现有齿轮传动的自身特性导致的，通常齿轮要达到比较高的传动比例减速比例的话，驱动轮被动轮必须符合直径齿数的倍数关系，而齿轮的常规结构，要求齿轮最少齿数必须满足一定值，导致被动轮齿数直径过大，在或者通过多级级联的方式，多级级联之后的减速机笨重，无法满足机器人减速自身结构要小要轻等等的额外要求。
发明内容
针对现有技术减速机齿轮传动结构存在的要达到较高传动比必须符合直径齿数的倍数关系、被动轮齿数直径过大、多级级联减速机结构笨重等问题，本发明提供了一种简易齿轮传动结构，利用两组以上齿轮之间的配合，不受齿数直径关系限制，在实现大传动比的情况下还能保持自身尺寸不会同步变大，甚至于最终让传动比与齿轮本身尺寸比无关，达到了高倍传动的目的。具体技术方案如下：
一种简易齿轮传动结构，包括输入组件和输出组件，所述输出组件包括一个输出齿轮和一个与所述输出齿轮齿合的输出偏心轮。输出偏心轮转动带动输出齿轮，从而达到减速传动的目的。
优选地，所述输出齿轮的偏心轮廓曲线中任一点M(xt，yt)满足如下公式：
Figure BDA0002814195170000021
Figure BDA0002814195170000022
其中，输出齿轮中心为原点，t＝(0，2N1π]，N1为输出齿轮齿数，且N1为大于1的整数，A为两轮的轴心距，B1为输出偏心轮的偏心距。
优选地，所述输出齿轮的轮廓曲线为所述输出齿轮的偏心轮廓曲线向内取距离为输出偏心轮半径的等距曲线而得到。
优选地，每个输出偏心轮均与所述输出齿轮上的某一个齿对应的曲线贴合，输出偏心轮的外圆周面与对应齿的曲线上不同位置接触且呈滚动连接。在输出偏心轮与所述输出齿轮对应齿轮接触过程中，所述输出偏心轮每旋转一周，所述输出齿轮旋转1/N1周，然后该输出偏心轮再与输出齿轮上的下一个齿对应的曲线贴合并带动其旋转，达到减速传动的目的。
优选地，所述输出齿轮的齿数N1为3-21齿。
优选地，所述输出齿轮的齿数N1为4-8齿。
优选地，所述输出齿轮的齿数N1为8齿。
优选地，所述传动结构还包括安装盘，所述输入组件和所述输出组件分别安装在所述安装盘两侧面。
优选地，所述输出组件包括一个由W1个所述输出齿轮同中心轴叠合而成的输出齿轮组和一个由W1个输出偏心轮刚性同轴连接而成的输出偏心轮组，且W1为大于等于2的整数；
所述输出偏心轮组中每层所述输出偏心轮均均匀分布在所述输出齿轮组中对应层输出齿轮外圆周方向并与对应层所述输出齿轮外圆周轮廓贴合。
优选地，所述输出齿轮组中输出齿轮的个数W1为3-6个。
优选地，所述输出齿轮组中输出齿轮的个数W1为4个。
采用多个输出齿轮叠合组成的输出齿轮组进行传动，同一组输出齿轮组中处于不同层的输出齿轮上凹凸边上与对应输出偏心轮的接触部位不同，大大提高了输出偏心轮组与输出齿轮组之间的传动稳定性，从而实现输出偏心轮组对输出齿轮组的稳定顺畅传动。
优选地，所述输出齿轮组从上到下位于下方的所述输出齿轮圆周方向的位置为位于上方的所述输出齿轮绕中心轴顺时针旋转
Figure BDA0002814195170000031
而得到。
优选地，所述输出齿轮组从上到下位于下方的所述输出齿轮圆周方向的位置为位于上方的所述输出齿轮绕中心轴逆时针旋转
Figure BDA0002814195170000032
而得到。
优选地，所述输入组件包括一个输入偏心轮和一个所述输入偏心轮外圆周轮廓贴合的输入齿轮，所述输入齿轮中心轴与所述输出偏心轮中心轴刚性同轴连接。输入偏心轮转动驱动输入齿轮，形成稳固的单级驱动结构，而后输入齿轮转动带动输出偏心轮，最终驱动输出轮旋转，形成完整的两级传动驱动结构，两次传动就完成了大传动比的减速机全部的传动过程。
优选地，所述输入齿轮的偏心轮廓曲线中任一点M2(xt，yt)满足如下公式：
Figure BDA0002814195170000033
Figure BDA0002814195170000034
其中，输入齿轮中心为原点，t＝(0，2N2π]，N2为输入齿轮齿数，且N2为大于1的整数，A为两轮的轴心距，B2为输入偏心轮的偏心距。
优选地，所述输入齿轮轮廓曲线为输入齿轮的偏心轮廓曲线向内取距离为输入偏心轮的半径的等距曲线而得到。
优选地，所述输入齿轮齿数N2为3-21齿。
优选地，所述输入齿轮齿数N2为4-8齿。
优选地，所述输入齿轮齿数N2为8齿。
优选地，所述输入齿轮齿数N2与输出齿轮齿数N1相等。
优选地，所述输入组件包括W2个所述输入偏心轮同中心轴叠合而成的输入偏心轮组和一组输入齿轮组，所述输入齿轮组由W2个输入偏心轮组同轴连接而成，且W2为大于等于2的整数；
所述输入齿轮组中每层所述输入齿轮均与对应层所述输入偏心轮外圆周轮廓贴合。
优选地，所述输入偏心轮组中输入偏心轮的个数W2为3-6个。
优选地，所述输入偏心轮组中输入偏心轮的个数W2为4个。
优选地，所述输入齿轮组从上到下位于下方的所述输入齿轮圆周方向的位置为位于上方的所述输入齿轮绕中心轴顺时针旋转
Figure BDA0002814195170000041
而得到。
优选地，所述输入齿轮组从上到下位于下方的所述输入齿轮圆周方向的位置为位于上方的所述输入齿轮绕中心轴逆时针旋转
Figure BDA0002814195170000042
而得到。
优选地，所述输入偏心轮组上每个所述输入偏心轮均由输入偏心轮主体和套在所述输入偏心轮主体外围的滚动轴承组成，所述滚筒轴承的外径与所述输入偏心轮直径相等。
采用本齿轮传动结构得到的减速机，其驱动齿轮与被驱动齿轮直径尺寸可大致相同，避免了传统单级传动大齿轮比的齿轮传动时，驱动齿安装空间限制多等问题。
有益效果：
采用本发明技术方案产生的有益效果如下：
(1)每个输出偏心轮均与所述输出齿轮上的某一个齿对应的曲线齿合，输出偏心轮的外圆周面与对应齿的曲线上不同位置接触且呈滚动连接。在输出偏心轮与所述输出齿轮对应齿轮接触过程中，所述输出偏心轮每旋转一周，所述输出齿轮旋转1/N1周，然后该输出偏心轮再与输出齿轮上的下一个齿对应的曲线齿合并带动其旋转，达到减速传动的目的。
(2)采用多个输出齿轮叠合组成的输出齿轮组进行传动，同一组输出齿轮组中处于不同层的输出齿轮上凹凸边上与对应输出偏心轮的接触部位不同，大大提高了输出偏心轮组与输出齿轮组之间的传动稳定性，从而实现输出偏心轮组对输出齿轮组的稳定顺畅传动。
(3)输入偏心轮旋转时驱动与输入偏心轮贴合的输入齿轮，形成稳固的单级驱动结构，而后输入齿轮带动输出偏心轮最终驱动输出齿轮旋转，形成完整的两级传动驱动结构，两次传动就完成了大传动比的减速机全部的传动过程。
(4)采用本齿轮传动结构得到的减速机，其驱动齿轮与被驱动齿轮直径尺寸可大致相同，避免了传统单级传动大齿轮比的齿轮传动时，驱动齿安装空间不足，安装空间占用大而导致的减速器过于笨重的问题，并且在驱动齿轮与被驱动齿轮直径尺寸大致相同时，可实现不同传动比例输出的目的。
(5)输入偏心轮和输出偏心轮结构极为简化，本身结构是一个偏心轮，加工精度强度成本都可以做到很好的控制，等同于传动结构中一半的加工问题已经得到解决。
(6)输出齿轮和输入齿轮结构略像带有凹边的多边形结构，与现在的齿轮齿结构形状完全不同，可以使用线切割慢走丝直接加工，制作成本低，配合结构简单的偏心驱动轮全套结构，可以做到在较低的成本情况下，使得制作的减速机具有合适的经济价值。
(7)输入偏心轮和输出偏心轮为圆形，其可看成只有一个齿，为了实现其对输出齿轮和输入齿轮的持续连续转动驱动，需要采用多层叠合结构。
(8)输入偏心轮与输入齿轮、输出偏心轮与输出齿轮之间的传动为滚动摩擦，而非滑动摩擦，通过揉动传动，进一步提高了传动的效率和精度，降低了对传动轮的损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明较佳之齿轮传动结构立体图；
图2为本发明较佳之齿轮传动结构正视图；
图3是本发明较佳之输出齿轮的偏心轮廓曲线示意图；
图4是本发明较佳之输入齿轮的偏心轮廓曲线示意图；
图5是本发明较佳之3倍输入组件传动减速结构示意图；
图6是本发明较佳之4倍输入组件传动减速结构示意图；
图7是本发明较佳之5倍输入组件传动减速结构示意图；
图8是本发明较佳之6倍输入组件传动减速结构示意图；
图中：1、输入组件；11、输入偏心轮组；12、输入齿轮组；101、输入偏心轮；102、输入齿轮；103、输入齿轮偏心轮廓曲线；104、输入齿轮轮廓曲线；2、输出组件；21、输出齿轮组；22、输出偏心轮组；201、输出齿轮；202、输出偏心轮；203、输出齿轮偏心轮廓曲线；204、输出齿轮轮廓曲线。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本实施方式中齿轮传动结构利用两组以上齿轮之间的配合，不受齿数直径关系限制，在实现大传动比的情况下还能保持自身尺寸不会同步变大，甚至于最终让传动比与齿轮本身尺寸比无关，达到了高倍传动的目的。具体实施内容如下：
如图1至2所示，一种简易齿轮传动结构，包括输入组件1和输出组件2，所述输出组件2包括一个输出齿轮201和一个与所述输出齿轮201齿合的输出偏心轮202。输出偏心轮202转动带动输出齿轮201，从而达到减速传动的目的。
如图3所示，作为一种优选的实施方式，所述输出齿轮的偏心轮廓曲线203中任一点M(xt，yt)满足如下公式：
Figure BDA0002814195170000061
Figure BDA0002814195170000062
其中，输出齿轮201中心为原点，t＝(0，2N1π]，N1为输出齿轮201齿数，且N1为大于1的整数，A为两轮的轴心距，B1为输出偏心轮202的偏心距。
作为一种优选的实施方式，所述输出齿轮的轮廓曲线204为所述输出齿轮的偏心轮廓曲线203向内取距离为输出偏心轮202半径R1的等距曲线而得到。
作为一种优选的实施方式，每个输出偏心轮202均与所述输出齿轮201上的某一个齿对应的曲线贴合，输出偏心轮202的外圆周面与对应齿的曲线上不同位置接触且呈滚动连接。在输出偏心轮202与所述输出齿轮201对应齿轮接触过程中，所述输出偏心轮202每旋转一周，所述输出齿轮201旋转1/N1周，然后该输出偏心轮202再与输出齿轮201上的下一个齿对应的曲线贴合并带动其旋转，达到减速传动的目的。
采用上述公式得到的输出齿轮轮廓曲线203，可以使得输出齿轮201的外圆周表面与输出偏心轮202一直保持贴合状态，而输出偏心轮202与输出齿轮201之间通过揉动传动。
作为一种优选的实施方式，所述输出齿轮201的齿数N1为3-21齿。
作为一种优选的实施方式，所述输出齿轮201的齿数N1为4-8齿。
作为一种优选的实施方式，所述输出齿轮201的齿数N1为8齿。
作为一种优选的实施方式，所述传动结构还包括安装盘，所述输入组件1和所述输出组件2分别安装在所述安装盘两侧面。
作为一种优选的实施方式，所述输出组件2包括一个由W1个所述输出齿轮201同中心轴叠合而成的输出齿轮组21和一个由W1个输出偏心轮202刚性同轴连接而成的输出偏心轮组22，且W1为大于等于2的整数；
所述输出偏心轮组22中每层所述输出偏心轮202均均匀分布在所述输出齿轮组21中对应层输出齿轮201外圆周方向并与对应层所述输出齿轮201外圆周轮廓贴合。
作为一种优选的实施方式，所述输出齿轮组21中输出齿轮201的个数W1为3-6个。
作为一种优选的实施方式，所述输出齿轮组21中输出齿轮201的个数W1为4个。
在试验过程中，当输出齿轮组2121中输出齿轮201201的个数W1为4个时，其传动稳定性较佳。
采用多个输出齿轮201叠合组成的输出齿轮组21进行传动，同一组输出齿轮组21中处于不同层的输出齿轮201上凹凸边上与对应输出偏心轮202的接触部位不同，大大提高了输出偏心轮组22与输出齿轮组21之间的传动稳定性，从而实现输出偏心轮组22对输出齿轮组21的稳定顺畅传动。
作为一种优选的实施方式，所述输出齿轮组21从上到下位于下方的所述输出齿轮201圆周方向的位置为位于上方的所述输出齿轮201绕中心轴顺时针旋转
Figure BDA0002814195170000071
而得到。
作为一种优选的实施方式，所述输出齿轮组21从上到下位于下方的所述输出齿轮201圆周方向的位置为位于上方的所述输出齿轮201绕中心轴逆时针旋转
Figure BDA0002814195170000081
而得到。
作为一种优选的实施方式，所述输入组件1包括一个输入偏心轮101和一个所述输入偏心轮101外圆周轮廓贴合的输入齿轮102，所述输入齿轮102中心轴与所述输出偏心轮202中心轴刚性同轴连接。输入偏心轮101旋转驱动输入齿轮102，形成稳固的单级驱动结构，而后输入齿轮102通过旋转带动输出偏心轮202，最终驱动输出轮旋转，形成完整的两级传动驱动结构，两次传动就完成了大传动比的减速机全部的传动过程。
如图4所示，作为一种优选的实施方式，所述输入齿轮的偏心轮廓曲线103中任一点M2(xt，yt)满足如下公式：
Figure BDA0002814195170000082
Figure BDA0002814195170000083
其中，输入齿轮102中心为原点，t＝(0，2N2π]，N2为输入齿轮102齿数，且N2为大于1的整数，A为两轮的轴心距，B2为输入偏心轮101的偏心距。
作为一种优选的实施方式，所述输入齿轮轮廓曲线104为输入齿轮的偏心轮廓曲线103向内取距离为输入偏心轮101的半径R3的等距曲线而得到。
作为一种优选的实施方式，所述输入齿轮102齿数N2为3-21齿。
作为一种优选的实施方式，所述输入齿轮102齿数N2为4-8齿。
作为一种优选的实施方式，所述输入齿轮102齿数N2为8齿。
作为一种优选的实施方式，所述输入齿轮102齿数N2与输出齿轮201齿数N1相等。
作为一种优选的实施方式，所述输入组件1包括W2个所述输入偏心轮101同中心轴叠合而成的输入偏心轮组11和一组输入齿轮组12，所述输入齿轮组12由W2个输入偏心轮组11同轴连接而成，且W2为大于等于2的整数；
所述输入齿轮组12中每层所述输入齿轮102均与对应层所述输入偏心轮101外圆周轮廓贴合。
作为一种优选的实施方式，所述输入偏心轮组11中输入偏心轮101的个数W2为3-6个。
作为一种优选的实施方式，所述输入偏心轮组11中输入偏心轮101的个数W2为4个。
作为一种优选的实施方式，所述输入齿轮组12从上到下位于下方的所述输入齿轮102圆周方向的位置为位于上方的所述输入齿轮102绕中心轴顺时针旋转
Figure BDA0002814195170000091
而得到。
作为一种优选的实施方式，所述输入齿轮组12从上到下位于下方的所述输入齿轮102圆周方向的位置为位于上方的所述输入齿轮102绕中心轴逆时针旋转
Figure BDA0002814195170000092
而得到。
作为一种优选的实施方式，所述输入偏心轮组11上每个所述输入偏心轮101均由输入偏心轮101主体和套在所述输入偏心轮101主体外围的滚动轴承组成，所述滚筒轴承的外径与所述输入偏心轮101直径相等。
采用本齿轮传动结构得到的减速机，其驱动齿轮与被驱动齿轮直径尺寸可大致相同，避免了传统单级传动大齿轮比的齿轮传动时，驱动齿安装空间限制多等问题。
如图5-8所示为输入齿轮102齿数分别是3、4、5、6个的输入组件1，输入偏心轮101均与每个输入齿轮102上的某一个齿对应的曲线贴合，输入偏心轮101的外圆周面与对应齿的曲线上不同位置接触且呈滚动连接。在输入偏心轮101与所述输入齿轮102对应齿轮接触过程中，所述输入偏心轮101每旋转一周，所述每个输入齿轮102旋转1/N2周，因此，当输入偏心轮101齿数为3、4、5、6个齿数时，输入偏心轮101旋转一周，输入齿轮102将旋转1/3、1/4、1/5、1/6周，达到减速传动的目的。
在应用时，控制输入组件11中的输入偏心轮101旋转，输入偏心轮101转动驱动贴合在输入偏心轮101上的输入齿轮102，形成稳固的单级驱动结构，使输入齿轮102旋转速度变为输入偏心轮101转速的1/N2，而后输入齿轮102通过刚性轴带动输出偏心轮202转动，输出偏心轮202再带动输出齿轮201进行转动，输出齿轮201转速为输出偏心轮202的1/N1，形成完整的两级传动驱动结构，此时输出齿轮201的旋转速度为输入偏心轮101旋转速度的1/(N1*N2)，两次传动就完成了大传动比的减速机全部的传动过程。本发明还可以从输出端往输入端传动，达到加速的目的。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种简易齿轮传动结构，其特征在于，包括输入组件和输出组件，所述输出组件包括一个输出齿轮和一个与所述输出齿轮齿合的输出偏心轮。
2.根据权利要求1所述的一种简易齿轮传动结构，其特征在于，所述输出齿轮的偏心轮廓曲线中任一点M(xt，yt)满足如下公式：
Figure FDA0002814195160000011
Figure FDA0002814195160000012
其中，输出齿轮中心为原点，t＝(0，2N1π]，N1为输出齿轮齿数，且N1为大于1的整数，A为两轮的轴心距，B1为输出偏心轮的偏心距。
3.根据权利要求2所述的一种简易齿轮传动结构，其特征在于，所述输出齿轮的轮廓曲线为所述输出齿轮的偏心轮廓曲线向内取距离为输出偏心轮半径的等距曲线而得到。
4.根据权利要求2所述的一种简易齿轮传动结构，其特征在于，所述输出齿轮的齿数N1为3-21齿。
5.根据权利要求2所述的一种简易齿轮传动结构，其特征在于，所述输出齿轮的齿数N1为4-8齿。
6.根据权利要求2所述的一种简易齿轮传动结构，其特征在于，所述输出齿轮的齿数N1为8齿。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种简易齿轮传动结构，其特征在于，所述传动结构还包括安装盘，所述输入组件和所述输出组件分别安装在所述安装盘两侧面。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种简易齿轮传动结构，其特征在于，所述输出组件包括一个由W1个所述输出齿轮同中心轴叠合而成的输出齿轮组和一个由W1个输出偏心轮刚性同轴连接而成的输出偏心轮组，且W1为大于等于2的整数；
所述输出偏心轮组中每层所述输出偏心轮均均匀分布在所述输出齿轮组中对应层输出齿轮外圆周方向并与对应层所述输出齿轮外圆周轮廓贴合。
9.根据权利要求8所述的一种二级齿轮传动结构，其特征在于，所述输出齿轮组中输出齿轮的个数W1为3-6个。
10.根据权利要求8所述的一种二级齿轮传动结构，其特征在于，所述输出齿轮组中输出齿轮的个数W1为4个。
CN202011394478.9A 2020-12-03 2020-12-03 一种简易齿轮传动结构 Active CN112377573B (zh)

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