CN115264006A

CN115264006A - 一种双内齿圈摆线减速器

Info

Publication number: CN115264006A
Application number: CN202211095219.5A
Authority: CN
Inventors: 马桂骅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-09-08
Filing date: 2022-09-08
Publication date: 2022-11-01

Abstract

一种双内齿圈摆线减速器，包括内齿圈I、支撑轴承和减速器端盖，内齿圈I一端与支撑轴承外圈连接，另一端与减速器端盖连接；内齿圈I内部设有内齿圈II，内齿圈I与内齿圈II内设有曲柄轴，曲柄轴轴向分布有两个周向呈180°设置的偏心轴颈，两个偏心轴颈上对应设有能够与内齿圈I啮合传动的摆线轮I和能够与内齿圈II啮合传动的摆线轮II，摆线轮II上朝向摆线轮I的一侧周向分布有多个联动销轴，摆线轮I上设置有与联动销轴对应配合安装的联动孔。相对于现有技术中的摆线轮减速器，具有结构简单、体积小重量轻、传动速比大，加工工艺性好的优点，能够满足工业机器人领域对减速器高精度、高效率、高刚度、高承载等综合性能的要求。

Description

一种双内齿圈摆线减速器

技术领域

本发明属于减速器技术领域，具体地说，涉及一种双内齿圈摆线减速器。

背景技术

摆线针轮减速机是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置。摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分:输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个错位180°的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成H机构、两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构，(为了减小摩擦，在速比小的减速机中，传动销轴上带有销轴套)。

现有技术中，针轮摆线减速器的两个摆线轮外齿通过与同一个内齿轮内齿啮合，两个摆线轮在传动中的作用完全相同，对传动速比的影响也是相同的。

在现有技术的针轮摆线减速器设计中，为了满足减速器增大传动速比的要求，需要增加两级以上方式通过传动链加长来实现。这样的设计势必增加针轮摆线减速器的体积，不仅不符合减速器设计小型化的趋势，而且加工传动链增加后传动效率降低，传动精度要求增加，加工工艺难度也相应增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种双内齿圈摆线减速器，能够在增加传动比的同时不增加减速器的体积，而且具有结构简单，传动精度高的特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种双内齿圈摆线减速器，包括一个内齿圈I、一个支撑轴承和一个减速器端盖，内齿圈I轴向的一端与支撑轴承外圈固定连接，另一端与减速器端盖固定连接；在内齿圈I内部与支撑轴承内圈固定连接还设置有内齿圈II，在内齿圈I与内齿圈II内部设有一根曲柄轴，曲柄轴通过相应的端部轴承安装在支撑轴承内圈和减速器端3的中心安装孔中；所述曲柄轴包括一根中央轴，沿中央轴轴向分布有两个周向呈180°设置的偏心轴颈，在两个偏心轴颈上分别对应设置有能够与内齿圈I啮合传动的摆线轮I和能够与内齿圈II啮合传动的摆线轮II，摆线轮I和摆线轮II均通过各自的安装轴承设置在相应的偏心轴颈上，在摆线轮II上朝向摆线轮I的一侧周向分布有多个联动销轴，在摆线轮I上设置有与联动销轴对应配合安装的联动孔。

作为一种可以采用的实施方案，所述的内齿圈II包括与支撑轴承内圈固定连接的环形连接部和设置有内齿II的环形齿圈部，环形齿圈部设置在环形连接部的外周缘，并朝向减速器端盖一侧延伸设置。

进一步地，所述曲柄轴的中央轴与两个内齿圈同轴设置。

优选地，两个偏心轴颈与曲柄轴中央轴的偏心距相等。

进一步地，摆线轮I与内齿圈I之间以及摆线轮II与内齿圈II之间均为多齿啮合。

进一步地，在中央轴上，位于每个摆线轮的两侧均设置有用于对相应摆线轮进行轴向限位的限位环。

优选地，两个摆线轮之间公用同一个限位环。

内齿圈I上的内齿I与内齿圈II上的内齿II齿面均为圆柱面、圆锥面、球面、渐开线柱面或针齿中的任意一种。

进一步地，摆线轮I上的外齿I与内齿圈I上的内齿I为共轭曲线性齿廓结构，摆线轮II上的外齿II与内齿圈II上的内齿II为共轭曲线性齿廓结构。

进一步地，所述的支撑轴承外圈通过多个螺栓I与内齿圈I固定连接，减速器端盖通过多个螺栓II与内齿圈I固定连接；内齿圈II通过多个螺栓III与支撑轴承内圈固定连接。

有益效果：

根据本发明，采用的双内齿圈与两个摆线轮分别啮合传动，并且两个摆线轮之间能够互驱的方式，释放每个摆线轮减速传动作用，保持每个摆线轮与各自内齿轮的多齿啮合关系，从而可实现传动速比增加，同时传动链缩短（即不会增加减速器的体积）的技术目的；相对于现有技术中的摆线轮减速器，同时具有结构简单、体积小重量轻、加工工艺性好的优点，能够满足摆线减速器应用领域尤其是现代工业机器人领域对减速器高精度、高效率、高刚度、高承载、高可靠、长寿命等综合性能的要求。

附图说明

图1为本发明轴向剖视结构示意图。

图2为本发明中曲柄轴剖面结构示意图。

图3为本发明中摆线轮II的结构示意图。

图4为本发明中摆线轮I的结构示意图。

图5为本发明中内齿圈II与摆线轮II的啮合示意图。

图6为本发明中内齿圈I与摆线轮I的啮合示意图。

图中，1、内齿圈I，1a、内齿I，2、内齿圈II，201、环形连接部，202、环形齿圈部，2a、内齿II，3、减速器端盖，4、摆线轮II，4a、外齿II，4b、摆线轮II内圆孔，5、摆线轮I，5a、外齿I，5b、摆线轮I内圆孔，6、安装轴承I，7、安装轴承II，8、曲柄轴，8a、中央轴，8b、偏心轴颈I，8c、偏心轴颈II，9、右端部轴承，10、支撑轴承外圈，11、支撑轴承内圈，12、左端部轴承，13、左限位环，14、螺栓III，15、螺栓I，16、螺栓II，17、联动销轴，18、联动孔，19、中间限位环，20、右限位环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图所示，一种双内齿圈摆线减速器，包括一个内齿圈I1、一个支撑轴承和一个减速器端盖3，内齿圈I1轴向的一端与支撑轴承外圈10固定连接，另一端与减速器端盖3固定连接，内齿圈I1设置有内齿I1a。在内齿圈I内部与支撑轴承内圈11固定连接还设置有内齿圈II2，内齿圈II2设置有内齿II2a。

具体地，所述的支撑轴承外圈10可通过多个螺栓I15与内齿圈I1固定连接，减速器端盖3可通过多个螺栓II16与内齿圈I1固定连接。本实施例中，螺栓I15与螺栓II16的个数均为8个，支撑轴承外圈10和减速器端盖3可通过设置在内齿圈I1轴向的公用的8个螺纹孔进行连接，也可采用相互独立各自的螺纹孔（可优选均布）进行连接。

内齿圈II2通过多个螺栓III14与支撑轴承内圈11固定连接。

在内齿圈I1与内齿圈II2内部设有一根曲柄轴8，曲柄轴8通过对应的左端部轴承12和右端部轴承9安装在支撑轴承内圈11和减速器端盖3的中心安装孔中。

所述曲柄轴8包括一根中央轴8a，沿中央轴8a轴向分布有两个周向呈180°设置的偏心轴颈：偏心轴颈I8b和偏心轴颈II8c。在两个偏心轴颈上分别对应设置有能够与内齿圈I1啮合传动的摆线轮I5和能够与内齿圈II2啮合传动的摆线轮II4，摆线轮I5和摆线轮II4均通过各自的安装轴承设置在相应的偏心轴颈上，在摆线轮II4上朝向摆线轮I5的一侧周向分布有多个联动销轴17，在摆线轮I5上设置有与联动销轴对应配合安装的联动孔18。

安装轴承可采用完整的圆柱滚子轴承。本实施例中如图1所示：安装轴承I6 只包括轴承内圈601和滚子602，摆线轮I5本身充当安装轴承I6的外圈。安装轴承II7的结构和安装轴承I6相同。即摆线轮I内圆孔5b与安装轴承I6的滚子配合安装，摆线轮II内圆孔4b与安装轴承II7的滚子配合安装。

本实施例中，所述的内齿圈II2包括与支撑轴承内圈11固定连接的环形连接部201和设置有内齿II2a的环形齿圈部202，环形齿圈部202设置在环形连接部201的外周缘，并朝向减速器端盖3一侧延伸设置。

本实施例中，曲柄轴8的中央轴8a与两个内齿圈同轴设置。

如图2所示，本实施例中，偏心轴颈I8b与中央轴的偏心距R₁和偏心轴颈II8c 与中央轴的偏心距R₂为优选方案，两者相等。

为了提高承载能力和传动精度，摆线轮I5与内齿圈I1之间以及摆线轮II4与内齿圈II2之间均为优选为多齿啮合。

为了提高本发明的使用可靠性，在中央轴8a上，位于每个摆线轮的两侧均设置有用于对相应摆线轮进行轴向限位的限位环，参照图1，其中摆线轮II4靠近内齿圈II2环形连接部一侧设置有左限位环13，在摆线轮I5靠近减速器端盖一侧设置有右限位环20，在摆线轮II4与摆线轮I5之间设置有中间限位环19，即两个摆线轮之间公用同一个限位环。

内齿圈I1上的内齿I1a与内齿圈II2上的内齿II2a齿面均为圆柱面、圆锥面、球面、渐开线柱面或针齿中的任意一种。

摆线轮I5上的外齿I5a与内齿圈I1上的内齿I1a为共轭曲线性齿廓结构，摆线轮II4上的外齿II4a与内齿圈II2上的内齿II2a为共轭曲线性齿廓结构。

本实施例中，采用交叉滚子轴承做支撑轴承，实际应用中也可采用其他结构的支撑轴承。

假设：本发明中，摆线轮II4上联动轴17的半径为R₆，其分布圆半径R₅，摆线轮II4中心设置的摆线轮II内圆孔4b 的半径为R₇;

摆线轮I5上的联动孔18的直径为R₈，其分布圆半径为R₁₀，摆线轮I5中心设置的摆线轮I内圆孔5b的半径为R₉；

为获得需要的传动比，需合理设计摆线轮II4上联动轴17的直径R₆、联动轴17在摆线轮II4上的周向分布位置（或称分布角）；偏心量R1和摆线轮I5上联动孔18的直径R8、其分布角、偏心量R2等参数。

本实施例中，要求：R₅= R₁₀，R₈= R₆+R₁+R₂， R₇与 R₉可以相等也可以不等，优选：R₇= R₉。

本发明工作原理如下：

以曲柄轴8作为动力输入轴，内齿圈I1为固定，内齿圈II2作为动力输出轴为例进行阐述：

曲柄轴8旋转时，偏心轴颈I8b同步转动，带动安装轴承I6转动安装轴承I6再带动摆线轮I5沿内齿圈I1做围绕中央轴8a的公转转动的同时绕自己的偏心轴颈进行自转，同时实现内齿圈I1内齿I1a与摆线轮I5外齿I5a之间的啮合运动，其中，曲柄轴8每转动一圈，摆线轮I5便向与曲柄轴8旋转方向相反的方向转动N1个齿位，N1等于内齿I1a的齿数与外齿I5a的齿数之差；

曲柄轴8的连续旋转，使得摆线轮I5的外齿I5a与内齿I1a在啮入、完全啮合、啮出三种运动状态之间不断地往复循环；

曲柄轴8旋转时，偏心轴颈II8c也同步转动，带动安装轴承II转动，安装轴承II再带动摆线轮II4沿内齿圈II2绕中央轴做公转运动，同时，摆线轮II4上的联动销轴17受摆线轮5上联动孔18的限制和180°对称偏心轴颈I8b的限制，从而使两个摆线轮的中心轴线始终处于180°的对称位置，同时两个摆线轮的自转始终保持同步相同，（也即两个摆线轮可在绕中央轴错位180°同步公转的同时也保持同步自转）进而实现内齿圈II2内齿II2a与摆线轮II4a的外齿II4a之间的啮合运动，其中，曲柄轴8每转动一圈，摆线轮II4a便向与曲柄轴8旋转方向相同的方向转动N2个齿位，N2为内齿II2a的齿数与外齿II4a的齿数之差；曲柄轴8的连续旋转，使得摆线轮II4额外齿II4a与内齿II2a在啮入、完全啮合、啮出三种运动状态之间不断地往复循环。

假设：内齿圈I1的内齿I1a的齿数为Z1，摆线轮I5的外齿I5a的齿数为Z2；内齿圈II2的内齿II2a的齿数为Z3，摆线轮II4上的外齿II4a的齿数为Z4；则内齿圈II2输出的速比i为：

i=1/【(Z2-Z1)/Z2– (Z4-Z3)/Z3】（1）；

本实施例中：Z1=52；Z2=50；Z3=52；Z4=50；

代入公式（1）计算得：i=-650。

负号表示输出件与输入件转向相反。

本处则：负号表示作为动力输出件的内齿圈II2与作为动力输入件的曲柄轴8转向相反。

本实施例中，也可选用不同的部件作为输入件和输出件达到减速或者增速的目的，比如以曲柄轴8作为动力输入轴，内齿圈II2为固定，内齿圈I1作为动力输出轴为例进行阐述：仍然假设：内齿圈I1的内齿I1a的齿数为Z1，摆线轮I5的外齿I5a的齿数为Z2；内齿圈II2的内齿II2a的齿数为Z3，摆线轮II4上的外齿II4a的齿数为Z4；则内齿圈II2输出的速比i为：

i=1/【(Z3-Z4)/Z4– (Z2-Z1)/Z1】（2）；

本实施例中：Z1=52；Z2=50；Z3=52；Z4=50；

代入公式（1）计算得：i=-650。

其中两个摆线轮各自的齿数和两个内齿圈内齿齿数决定了本发明的传动速比，可通过调节相应的齿数实现达到需要的传动速比。

相较于现有技术中体积基本相同的摆线针轮减速器的传动速比【假定：内齿轮内齿数Z1，摆线轮齿数（外齿轮齿数）Z2；假设所选Z1=52，Z2=50；假设曲柄轴输入，内齿轮固定不动，摆线轮带动输出时；速比为：

i=Z2/(Z2-Z1)

i=50/(50-52)=-25

假设曲柄轴输入，内齿轮输出，摆线轮带动的输出轴固定不动时；速比为：

i=Z1/(Z1-Z2)

i=52/(52-50)=26

负号表示输出与输入转向相反，正号表示输出与输入转向相同】，很显然，本发明的传动速比远远大于传统结构形式摆线针轮减速器的传动速比。

本实施例中，两个摆线轮的外齿与相应内齿圈的内齿均为多齿啮合接触，其承载能力优异，齿面不易磨损，精度保持性好；与传动摆线减速器相比，由于创新地采用了两个摆线轮互驱并与各自的内齿圈相啮合的原理，使其结构简单，工艺性好，从而能够实现摆线减速器传动链短、体积小、高精度、高效率、高刚度、高承载、高可靠、长寿命等综合性能的统一，能够满足机器人、精密机械设备及要求精密减速等应用领域的使用要求。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种双内齿圈摆线减速器，包括一个内齿圈I（1）、一个支撑轴承和一个减速器端盖（3），内齿圈I（1）轴向的一端与支撑轴承外圈（10）固定连接，另一端与减速器端盖（3）固定连接；其特征在于：在内齿圈I内部与支撑轴承内圈（11）固定连接还设置有内齿圈II（2），在内齿圈I（1）与内齿圈II（2）内部设有一根曲柄轴（8），曲柄轴通过相应的端部轴承安装在支撑轴承内圈（11）和减速器端盖（3）的中心安装孔中；所述曲柄轴包括一根中央轴（8a），沿中央轴轴向分布有两个周向呈180°设置的偏心轴颈（8b，8c），在两个偏心轴颈上分别对应设置有能够与内齿圈I（1）啮合传动的摆线轮I（5）和能够与内齿圈II（2）啮合传动的摆线轮II（4），摆线轮I（5）和摆线轮II（4）均通过各自的安装轴承设置在相应的偏心轴颈上，在摆线轮II（4）上朝向摆线轮I的一侧周向分布有多个联动销轴（17），在摆线轮I（5）上设置有与联动销轴对应配合安装的联动孔（18）。

2.根据权利要求1所述的一种双内齿圈摆线减速器，其特征在于：所述的内齿圈II（4）包括与支撑轴承内圈（11）固定连接的环形连接部（201）和设置有内齿II（2a）的环形齿圈部（202），环形齿圈部（202）设置在环形连接部（201）的外周缘，并朝向减速器端盖（3）一侧延伸设置。

3.根据权利要求1所述的一种双内齿圈摆线减速器，其特征在于：所述曲柄轴的中央轴（8a）与两个内齿圈同轴设置。

4.根据权利要求1所述的一种双内齿圈摆线减速器，其特征在于：两个偏心轴颈与曲柄轴中央轴的偏心距相等。

5.根据权利要求1所述的一种双内齿圈摆线减速器，其特征在于：摆线轮I（5）与内齿圈I（1）之间以及摆线轮II（4）与内齿圈II（2）之间均为多齿啮合。

6.根据权利要求1所述的一种双内齿圈摆线减速器，其特征在于：在中央轴（8a）上，位于每个摆线轮的两侧均设置有用于对相应摆线轮进行轴向限位的限位环。

7.根据权利要求6所述的一种双内齿圈摆线减速器，其特征在于：两个摆线轮之间公用同一个限位环。

8.根据权利要求1所述的一种双内齿圈摆线减速器，其特征在于：内齿圈I（1）上的内齿I（1a）与内齿圈II（2）上的内齿II（2a）齿面均为圆柱面、圆锥面、球面、渐开线柱面或针齿中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的一种双内齿圈摆线减速器，其特征在于：摆线轮I（5）上的外齿I（5a）与内齿圈I（1）上的内齿I（1a）为共轭曲线性齿廓结构，摆线轮II（4）上的外齿II（4a）与内齿圈II（2）上的内齿II（2a）为共轭曲线性齿廓结构。

10.根据权利要求1所述的一种双内齿圈摆线减速器，其特征在于：所述的支撑轴承外圈（10）通过多个螺栓I（15）与内齿圈I（1）固定连接，减速器端盖（3）通过多个螺栓II（16）与内齿圈I（1）固定连接；内齿圈II（2）通过多个螺栓III（14）与支撑轴承内圈(11）固定连接。