CN115750689A

CN115750689A - 少齿差行星减速器

Info

Publication number: CN115750689A
Application number: CN202211197597.4A
Authority: CN
Inventors: 张靖; 朱忠刚; 谢发祥
Original assignee: Zhejiang Environmental Robot Joint Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Environmental Robot Joint Technology Co ltd
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2023-03-07

Abstract

本发明公开了一种少齿差行星减速器，包括偏心轴，其左端轴段的中心线和右端轴段的中心线相距一距离，左、右两端轴段上分别设有轴承内滚道；行星齿轮，设有轴承外滚道，通过轴承支撑在偏心轴上；第二内齿轮，设有轴承外滚道和轴承内滚道，通过轴承支撑在偏心轴右端轴段上，与行星齿轮啮合；第一内齿轮，通过轴承支撑在第二内齿轮上，与行星齿轮啮合；第一内齿轮和第二内齿轮存在齿差。本发明精密少齿差行星减速器，具有高刚性、高精度和运转平稳的特点，一个行星齿轮与两个具有齿差的内齿轮同时啮合，偏心轴、行星齿轮、第一内齿轮和第二内齿轮上设有轴承滚道，使得本发明减速器轴向和径向上都更为紧凑，有高的功重比且装配方便。

Description

少齿差行星减速器

技术领域

本发明主要涉及减速器技术领域，尤其涉及到一种高功重比的精密少齿差行星减速器。

背景技术

减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，其主要目的是降低原动机转速并同时增大扭矩以输出工作机所需的动力。常用的减速器有：传统的齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、谐波减速器、摆线针轮减速器和行星减速器等。

在精密机械设备、航空航天、工业机器人和医疗器械等领域，机电装备对空间和质量的要求越来越严格，需要在有限的空间和质量下，所匹配的减速器传动系统具有输出功率高、转矩大的特点，现有的减速器在功重比方面已不能满足使用要求。

在CN107420528A中提到一种摆线行星减速器、机械设备工装，用摆线齿廓和针轮啮合结构替代渐开线齿形结构，既保持结构传动比范围大、结构紧凑的特点，又保留了摆线齿廓与针齿啮合过程中刚度和强度高、传动效率高、运转平稳可靠等特点。但是还存在针轮与摆线轮的一对轮齿啮合为单线接触，诱导法曲率较大，承载能力较差的问题。

在CN101893063A中提到一种少齿差行星减速器，对现有的内啮合行星齿轮传动装置进行改进，通过动力输出结构将部件支撑于壳体，齿轮啮合副具有多齿啮合的特性和双线接触特性，提高了承载能力，改善润滑特性。但是仍需要置至少两个行星轮来进行传动，需要沿径向设置多组齿轮和齿轮轴，结构较为复杂，在功重比方面难以满足使用要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种高功重比的精密少齿差行星减速器。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种少齿差行星减速器，包括用于作为输入端的偏心轴、滚动套设在偏心轴上的行星齿轮、用于作为固定端的第一内齿轮、用于作为输出端的第二内齿轮；所述偏心轴包括轴线不共线的左端轴段和右端轴段，行星齿轮的外圆上沿周向方向设有外齿，行星齿轮滚动套设在左端轴段上；第二内齿轮滚动套设在右端轴段上，且第二内齿轮具有与行星齿轮的外齿啮合的第二内齿；所述第一内齿轮滚动套设在第二内齿轮上，所述第一内齿轮具有与行星齿轮的外齿啮合的第一内齿；所述第一内齿和第二内齿相互紧靠，两者的宽度之和等于行星齿轮的外齿宽度；所述第一内齿轮和行星齿轮存在齿差；第二内齿轮和行星齿轮存在齿差；第一内齿轮和第二内齿轮存在齿差。

为了实现行星齿轮、第一内齿轮、第二内齿轮的相互安装及安装后的减速器各部分之间能顺畅的转动以实现传动功能，根据本发明的优选实施例，本发明的减速器中设置了第一轴承、第二轴承、第三轴承。

其中，左端轴段的外圆柱面上设有第一轴承内滚道，行星齿轮内部开设有内孔，内孔的孔壁上设有第一轴承外滚道；第一轴承外滚道通过第一钢球组与第一轴承内滚道组成第一轴承。

右端轴段的外圆柱面上设有第二轴承内滚道，所述第二内齿轮开设有内孔，内孔一端的内壁面设置有第二内齿，内孔上靠近第二内齿的位置设有第二轴承外滚道，第二轴承外滚道通过第二钢球组与第二轴承内滚道组成第二轴承。

第二内齿轮的外圆面靠近第二内齿的一端设有第三轴承内滚道，第一内齿轮的内部开设有内孔，第一内齿设置在内孔上，内孔中段设有第三轴承外滚道；所述第三轴承外滚道通过第三钢球组与第三轴承内滚道组成第三轴承。

作为本发明的优选方案，所述第二内齿轮齿数为Z₂，第一内齿轮齿数为Z₁，行星齿轮齿数为Z₃，减速器的传动比

，Z₁ 和Z₂ 的差值取1或2。进一步的，第一内齿轮、第二内齿轮和行星齿轮的模数均为m，左端轴段的轴线和右端轴段的轴线相距的距离e 介于

和

之间。

根据本发明的实施方案，当Z₂>Z₁时，作为输入端的偏心轴和作为输出端的第二内齿轮转向相同，Z₂<Z₁时，作为输入端的偏心轴和作为输出端的第二内齿轮转向相反。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果至少包括：

本发明的减速器与传统的NN 型少齿差行星减速器相比，仅使用一个行星齿轮，本发明的行星齿轮被偏心轴的左端轴段带动并绕偏心轴的右端轴段中心线公转的同时绕偏心轴的左端轴段中心线自转，通过对齿轮变位系数的设计，实现两个存在齿差的内齿轮同时与行星齿轮啮合传递运动和动力；零件加工方便且使得减速器轴向尺寸更为紧凑。

本发明通过对齿轮的变位系数、齿顶高系数等参数进行设计，保证两对啮合副满足同心条件、齿廓重叠干涉条件和重合度，通过调整第一内齿轮和第二内齿轮的齿差可调整作为输出端的第二内齿轮的转向。

在偏心轴、行星齿轮、第一内齿轮、第二内齿轮上直接加工出轴承内、外滚道，极大程度上便于生产加工和装配控制，在保证减速器传动精度、扭转刚性和倾覆刚性的同时，使得减速器径向尺寸更为紧凑。

附图说明

图1 为本发明一较佳实施例中少齿差行星减速器的立体结构示意图。

图2 为本发明一较佳实施例中少齿差行星减速器的左侧示意图。

图3 为本发明一较佳实施例中少齿差行星减速器的右侧示意图。

图4 为图2 中A-A 剖切示意图。

图5 为本发明一较佳实施例中第一内齿轮示意图。

图6 为本发明一较佳实施例中第二内齿轮示意图。

图7 为本发明一较佳实施例中行星齿轮示意图。

图8 为本发明一较佳实施例中偏心轴示意图。

图中:10、第一钢球组；11、第一轴承保持架；20、第二钢球组；21、第二轴承保持架；30、第三钢球组；31、第三轴承保持架；100、第一内齿轮；110、第一内齿；105、第三轴承外滚道；150、螺纹孔B；200、第二内齿轮；205、第二轴承外滚道；206、第三轴承内滚道；210、第二内齿；250、螺纹孔C；300、偏心轴；310、左端轴段；320、右端轴段；316、第一轴承内滚道；326、第二轴承内滚道；350、螺纹孔A；360、平衡孔；400、行星齿轮；405、第一轴承外滚道；410、外齿；500、密封圈。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如三个，四个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和4 所示，少齿差行星减速器包括偏心轴300、行星齿轮400、第一内齿轮100、第二内齿轮200；

如图8所示，偏心轴300包括左端轴段310和右端轴段320，偏心轴300左端轴段的中心线O₁-O₁和右端轴段的中心线O-O相距一定的距离e；如图2所示偏心轴300通过右端轴段320处设有的多个螺纹孔A350与外部输入机构连接。

如图4所示，偏心轴300的左端轴段310外圆柱侧面上设有第一轴承内滚道316；如图7所示，行星齿轮400的孔壁处设有第一轴承外滚道405，安装时，先将第一钢球组10装入第一轴承内滚道316和第一轴承外滚道405之间，再装入第一轴承保持架11，构成第一轴承，优选的第一轴承设计为深沟球轴承，安装时通过选配内滚道、外滚道和钢球直径，调整合适的轴承游隙。

行星齿轮400通过第一轴承安装于偏心轴300的左端轴段310上，被偏心轴300的左端轴段310带动以绕偏心轴300的右端轴段320中心线O-O公转的同时绕偏心轴300的左端轴段310中心线O₁-O₁自转。

如图5所示，第一内齿轮100的内孔中段设有第三轴承外滚道105，第二内齿轮200的圆柱外侧面靠近内齿210的一端设有第三轴承内滚道206，安装时，先将第三钢球组30装入第三轴承内滚道206和第三轴承外滚道105之间，再装入第三轴承保持架31，构成第三轴承，实现第二内齿轮200与第一内齿轮100的同心安装和同轴转动。

如图6所示，偏心轴300的右端轴段320外圆柱侧面上设有第二轴承内滚道326，第二内齿轮200的内孔处靠近内齿210位置设有第二轴承外滚道205，安装时，先将第二钢球组20装入第二轴承内滚道326和第二轴承外滚道205之间，再装入第二轴承保持架21，构成第二轴承，实现偏心轴300与第二内齿轮200的同心安装和同轴转动。

在本发明的一个具体实施例中，第二轴承和第三轴承设计为四点角接触球轴承，其内滚道和外滚道呈桃型截面，在实际应用中兼有单列和双列角接触球轴承的功能，在无载荷和纯径向载荷作用时，钢球与滚道呈四点接触；在纯轴向载荷作用下，钢球与滚道为两点接触；另外此种轴承还可以承受力矩载荷。

行星齿轮400的外齿410的宽度是第一内齿轮100的第一内齿110的宽度和所述第二内齿轮200的第二内齿210的宽度总和，行星齿轮400的外齿410左右一半分别与第一内齿110和第二内齿210啮合。第一内齿轮100通过多个螺纹孔B150与机座固定连接，第二内齿轮200借助第二轴承和第三轴承与偏心轴300和第一内齿轮100连接，如图2和图3所示，第二内齿轮200通过多个螺纹孔C250与输出机构连接，第一内齿轮100和第二内齿轮200之间装有密封圈500。

第一内齿轮100、第二内齿轮200和行星齿轮400模数为m，压力角为α，第一内齿轮100齿数为Z₁，第二内齿轮200齿数为Z₂，行星齿轮400齿数为Z₃，偏心轴300左端轴段的中心线和右端轴段的中心线的距离e介于

和

之间。减速器的传动比

，Z₂>Z₁时输入端和输出端转向相同，Z₂<Z₁时输入端和输出端转向相反，Z₁和Z₂的差值可以取1或2，通过对齿轮的变位系数、齿顶高系数等参数进行设计，保证两对啮合副满足同心条件、齿廓重叠干涉条件和重合度。

在本发明的一个具体实施例中，所述的右端轴段、第一内齿轮、第二内齿轮同轴设置；所述行星齿轮与左端轴段同轴设置；所述行星齿轮被左端轴段带动以绕右端轴段的轴线公转的同时绕左端轴段的轴线自转。

在本发明的一个具体实施例中，第一轴承、第二轴承和第三轴承的钢球可选用同种规格，钢球颗数根据承载需求和轴承尺寸选择。偏心轴300上设有多个可保证偏心轴动平衡的平衡孔360。

以下对本发明的少齿差行星减速器的工作原理进行介绍：

在工作时，第一内齿轮100通过螺纹孔B150与机座固定连接。偏心轴的右端轴段320处设有的螺纹孔A350与外部输入机构连接，外部输入机构控制偏心轴整体绕右端轴段320中心线O-O转动，即偏心轴的左端轴段310也绕右端轴段320中心线O-O转动，由于行星齿轮400滚动套设在右端轴段320上，第一内齿轮100与机座固定连接，第一内齿轮100与行星齿轮400啮合且存在齿差，因此在偏心轴带动下，行星齿轮400绕偏心轴300的右端轴段320中心线O-O公转的同时绕偏心轴300的左端轴段310中心线O₁-O₁自转做行星运动。

由于第二内齿轮200与行星齿轮400啮合且存在齿差，行星齿轮400运动过程中将带动第二内齿轮200绕右端轴段320中心线O-O转动；即通过对齿轮变位系数的设计，存在齿差的第一内齿轮100和第二内齿轮200同时与行星齿轮啮合传递运动和动力；行星齿轮400带动第二内齿轮200进行转动，将第二内齿轮200通过螺纹孔C250与输出机构连接，即可根据设定的减速比向外输出运动和动力。设第一内齿轮100齿数为Z₁，第二内齿轮200齿数为Z₂，行星齿轮400齿数为Z₃，偏心轴300左端轴段的中心线和右端轴段的中心线的距离e介于

和

之间，则本发明的减速器的传动比

。

本发明的减速器与传统的NN型少齿差行星减速器相比，节省了一个行星齿轮，零件加工方便且使得减速器轴向尺寸更为紧凑；在各零件上直接加工出轴承内、外滚道，极大程度上便于生产加工和装配控制，在保证减速器传动精度、扭转刚性和倾覆刚性的同时，使得减速器径向尺寸更为紧凑；本发明减速器轴向和径向方向上都更为紧凑，有高的功重比且装配方便。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种少齿差行星减速器，其特征在于，包括用于作为输入端的偏心轴（300）、滚动套设在偏心轴（300）上的行星齿轮（400）、用于作为固定端的第一内齿轮（100）、用于作为输出端的第二内齿轮（200）；

所述偏心轴（300）包括轴线不共线的左端轴段（310）和右端轴段（320），行星齿轮（400）的外圆上沿周向方向设有外齿（410），行星齿轮（400）滚动套设在左端轴段（310）上；第二内齿轮（200）滚动套设在右端轴段（320）上，且第二内齿轮（200）具有与行星齿轮（400）的外齿（410）啮合的第二内齿（210）；

所述第一内齿轮（100）滚动套设在第二内齿轮（200）上，所述第一内齿轮（100）具有与行星齿轮（400）的外齿（410）啮合的第一内齿（110）；所述第一内齿（110）和第二内齿（210）相互紧靠，两者的宽度之和等于行星齿轮（400）的外齿宽度；

所述第一内齿轮（100）和行星齿轮（400）存在齿差；第二内齿轮（200）和行星齿轮（400）存在齿差；第一内齿轮（100）和第二内齿轮（200）存在齿差。

2.根据权利要求1所述的一种少齿差行星减速器，其特征在于，所述第二内齿轮（200）齿数为Z₂，第一内齿轮（100）齿数为Z₁，行星齿轮（400）齿数为Z₃，减速器的传动比

，Z₁ 和Z₂ 的差值取1或2。

3.根据权利要求2所述的一种少齿差行星减速器，其特征在于，第一内齿轮（100）、第二内齿轮（200）和行星齿轮（400）的模数均为m，左端轴段（310）的轴线和右端轴段（320）的轴线相距的距离e 介于

和

之间。

4.根据权利要求2所述的一种少齿差行星减速器，其特征在于，当Z₂>Z₁时，作为输入端的偏心轴（300）和作为输出端的第二内齿轮（200）转向相同，Z₂<Z₁时，作为输入端的偏心轴（300）和作为输出端的第二内齿轮（200）转向相反。

5.根据权利要求1所述的一种少齿差行星减速器，其特征在于，所述的右端轴段（320）、第一内齿轮（100）、第二内齿轮（200）同轴设置；所述行星齿轮（400）与左端轴段（310）同轴设置；所述行星齿轮（400）被左端轴段（310）带动以绕右端轴段（320）的轴线公转的同时绕左端轴段（310）的轴线自转。

6.根据权利要求1所述的一种少齿差行星减速器，其特征在于，左端轴段（310）的外圆柱面上设有第一轴承内滚道（316），行星齿轮（400）内部开设有内孔，内孔的孔壁上设有第一轴承外滚道（405）；第一轴承外滚道（405）通过第一钢球组（10）与第一轴承内滚道（316）组成第一轴承。

7.根据权利要求6所述的一种少齿差行星减速器，其特征在于，右端轴段（320）的外圆柱面上设有第二轴承内滚道（326），所述第二内齿轮（200）开设有内孔，内孔一端的内壁面设置有第二内齿（210），内孔上靠近第二内齿（210）的位置设有第二轴承外滚道（205），第二轴承外滚道（205）通过第二钢球组（20）与第二轴承内滚道（326）组成第二轴承。

8.根据权利要求7所述的一种少齿差行星减速器，其特征在于，第二内齿轮（200）的外圆面靠近第二内齿（210）的一端设有第三轴承内滚道（206），第一内齿轮（100）的内部开设有内孔，第一内齿（110）设置在内孔上，内孔中段设有第三轴承外滚道（105）；所述第三轴承外滚道（105）通过第三钢球组（30）与第三轴承内滚道（206）组成第三轴承。

9.根据权利要求8所述的一种少齿差行星减速器，其特征在于，所述第一轴承为深沟球轴承，第二轴承和第三轴承为四点角接触球轴承，各轴承选用同样规格钢球，第二轴承和第三轴承内、外滚道沟曲率半径、沟曲率中心偏心距参数设计成相同。

10.根据权利要求1所述的一种少齿差行星减速器，其特征在于，所述偏心轴（300）通过右端轴段（320）右侧端面上设有的若干个螺纹孔A（350）与外部输入机构连接；第二内齿轮（200）通过设置在第二内齿轮（200）右侧端面上的若干个螺纹孔C（250）与外部输出机构连接；第一内齿轮（100）通过设置在第一内齿轮（100）左侧端面上的若干个螺纹孔B（150）与外部机座固定连接。