CN117823600A

CN117823600A - 一种双摆动齿轮活辊传动减速装置

Info

Publication number: CN117823600A
Application number: CN202310177660.6A
Authority: CN
Inventors: 马桂骅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-02-28
Filing date: 2023-02-28
Publication date: 2024-04-05

Abstract

一种双摆动齿轮活辊传动减速装置，包括左内齿轮、右内齿轮、左摆动轮和右摆动轮，左内齿轮设在右内齿轮内部且安装在曲柄轴左端；右内齿轮装在曲柄轴右端，两个摆动轮对应套装在曲柄轴中部的两个偏心轴段，两个偏心轴段在曲柄轴周向呈180度对称设置，左摆动轮与左内齿轮相啮合，右摆动轮与右内齿轮相啮合；左摆动轮设有数个扇形的左轮凸起部，左轮凸起部弧长方向的两端设有弧形凹槽I，右摆动轮上设有数个扇形的右轮凸起部，右轮凸起部弧长方向的两端设有弧形凹槽II，两个摆动轮上的凸起部交错布置，相邻的弧形凹槽I与弧形凹槽II之间设有活辊。解决了现有针轮摆线减速器存在的摆动轮输出机构易磨损的难题，提高了减速装置的传递精度。

Description

一种双摆动齿轮活辊传动减速装置

技术领域

本发明属于变速器技术领域，特别涉及一种双摆动齿轮活辊传动减速装置。

背景技术

目前，针轮摆线减速器对其零部件的加工精度要求很高，传动链不够短；且要实现其多齿啮合对现有的设计及加工制造工艺均提出了非常苛刻的技术要求。

另外，现有的针轮摆线减速器的两个摆线轮外齿通过与共同的内齿轮内齿啮合，两个摆线轮在传动中的作用相同，两个摆线轮对外输出传动是通过两个摆线轮上的传动孔与输出盘上的传动销配合传递输出，传动孔与传动销之间是滑动摩擦，从而现有技术中的针轮摆线减速器存在容易易磨损的问题，造成针轮摆线减速器传递精度差，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的是提供一种双摆动齿轮活辊传动减速装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种双摆动齿轮活辊传动减速装置，包括左内齿轮、右内齿轮、左摆动轮和右摆动轮，所述左内齿轮通过左外轴承套装在右内齿轮内部靠左的位置，并通过左外轴承套装在曲柄轴左端；所述右内齿轮通过右内轴承套装在曲柄轴右端，在曲柄轴中部设有左摆动轮和右摆动轮，两个摆动轮通过各自的轴承对应套装在曲柄轴的两个偏心轴段，并且左摆动轮外齿与左内齿轮内齿相啮合，右摆动轮外齿与右内齿轮内齿相啮合，两个偏心轴段在曲柄轴周向呈180度对称设置；在左摆动轮上与右摆动轮相对的一侧设有不少于3个扇形的左轮凸起部，在左轮凸起部弧长方向的两端设有一个或两个弧形凹槽I，在右摆动轮上与左摆动轮相对的一侧设有不少于3个扇形的右轮凸起部，在右轮凸起部弧长方向的两端对应设有一个或两个弧形凹槽II，左摆动轮上的左轮凸起部与右摆动轮上的右轮凸起部交错布置，相邻且对应的的弧形凹槽I与弧形凹槽II之间设置有圆柱形的活辊。

进一步地，所述的左内齿轮包括两个不同外径和内径的圆筒状段，小径圆筒段与左外轴承及左内轴承配装，左内齿轮的内齿设在大径圆筒段内周。

进一步地，所述左内齿轮及右内齿轮内周设有数个曲面柱状内齿。

优选地，所述的左摆动轮和右摆动轮均为与相应的左内齿轮和右内齿轮内周曲面柱状内齿共轭的柱状齿轮。

优选地，所述活辊的直径2*R₃₃等于弧形凹槽I的半径R₉与弧形凹槽II 的半径R₂的和减去两个偏心轴段偏心距R_1、R₁₁之和，即：2*R₃₃=R₂+R₉-R₁-R₁₁；

弧形凹槽I的拱高h₉与弧形凹槽II的拱高h₂两者之和不大于活辊的直径2*R₃₃，即h₂+ h₉≦2*R₃₃；

另外，所述活辊的半径R₃₃不大于弧形凹槽II 的半径R_2，且活辊的半径R₃₃小于弧形凹槽I的半径R_9，或者所述活辊的半径R₃₃小于弧形凹槽II 的半径R_2，且活辊的半径R₃₃不大弧形凹槽I的半径R_9，即R₃₃≦R₂、R₃₃<R₉或R₃₃<R₂、R₃₃≦R₉。

进一步优选地，弧形凹槽II 的半径R₂等于弧形凹槽I的半径R_9，即R₂=R_9；两个偏心轴段偏心距R_1、R₁₁相等，即R₁=R₁₁；弧形凹槽I的拱高h₉与弧形凹槽II的拱高h₂相等，即h₂= h₉，R₃₃=R₂-R_1，h₂≦R₃₃。

有益效果：

根据本发明，通过设在两个摆动轮之间活辊的传动作用有效缩短传动链，保持两个摆动轮间滚动传递关系，解决了现有针轮摆线减速器存在的摆动轮输出机构易磨损的难题，达到提高减速装置传递精度的目的，另外本发明具有结构简单、工艺性好的优点。本发明尤其适合应用于用于机器人关节部位。

附图说明

图1为本发明轴向剖面结构示意图。

图2为本发明左内齿轮结构示意图。

图3为本发明左摆动轮结构示意图。

图4为本发明右摆动轮结构示意图。

图5为本发明B-B剖面结构示意图。

图中，1、右内齿轮，1a、右内齿轮内齿，2、右摆动轮，2a、右摆动轮外齿，2c、右轮凸起部，b₂、右轮凸起部高度，2b、弧形凹槽II，2f、右摆动轮中心内孔，R₂、弧形凹槽II的曲率半径，h₂、弧形凹槽II的拱高，R_4’、弧形凹槽II曲率中心分布圆半径，3、活辊，4、右内轴承，5、右摆动轮内轴承，6、曲柄轴，6a、左侧中央轴段，6b、左侧偏心轴段，R₁、左侧偏心轴段偏心量，6c、右侧偏心轴段，R_11、右侧偏心轴段偏心量，6d、右侧中央轴段，7、左内齿轮，7a、左内齿轮内齿，8、左外轴承，9、左摆动轮，9a、左摆动轮外齿，9c、左轮凸起部，b₉、左轮凸起部高度，9b、弧形凹槽I，9f、左摆动轮中心内孔，R₄、弧形凹槽I曲率中心分布圆半径，R₉、弧形凹槽I半径，10、左内轴承，11、左摆动轮内轴承。

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，一种双摆动齿轮活辊传动减速装置，如图1所示，本实施例中，内齿轮包括右内齿轮1和左内齿轮7，右内齿轮1中部内周均布设有数个右内齿轮内齿1a。

右内齿轮 1中设有曲柄轴6，曲柄轴6与右内齿轮1同轴设置，右内齿轮1右侧内孔与曲柄轴6的右侧中央轴段6d之间通过右内轴承4配合安装。

曲柄轴6包括对应位于两端的左侧中央轴段6a和右侧中央轴段6d以及位于左侧中央轴段6a和右侧中央轴段6d两者之间的左侧偏心轴段6b和右侧偏心轴段6c。其中的两个中央轴段6a、6d同轴设置，左侧偏心轴段6b和右侧偏心轴段6c偏离中央轴段6a、6d的偏心距离分别为R₁和R₁₁、两个偏心轴段在曲柄轴的中央轴圆周呈180度对称角布置。

与右内齿轮内齿1a对应的右偏心轴段6c设有右摆动轮2，在右摆动轮中心内孔2f与右侧偏心轴段6c之间通过右摆动轮内轴承5配合安装，右摆动轮外齿与右内齿轮内齿1a相啮合。

右内齿轮1左侧内孔与曲柄轴6中的左侧中央轴段6a之间嵌装左内齿轮7，左内齿轮7与右内齿轮1同轴设置，在右内齿轮1左侧内孔与左内齿轮7外周间通过左外轴承8配合安装，在左内齿轮7内孔与曲柄轴6中的左侧中央轴段6a之间安装有左内轴承10。

与左内齿轮内齿7a对应的曲柄轴6中的左侧偏心轴段6b之间通过左摆动轮内轴承11安装有左摆动轮9、左摆动轮外齿9a与左内齿轮内齿7a啮合。

本实施例中，右内齿轮1呈圆筒状，左侧和右侧分别设有轴承安装内孔，并且轴承安装内孔均与右内齿轮外圈同轴。多个右内齿轮内齿1a设置在右内齿轮1的中部内周，且其在与右内齿轮外圈同心的圆周上均布。

本实施例中，左内齿轮7具有两段不同内径和外径的阶梯圆筒状。在左内齿轮7的左侧小径圆筒段设有轴承安装内孔用于与左内轴承10配合安装，左侧小径圆筒段的外周与其轴承安装内孔（用于与左内轴承10配合）同轴设置。多个左内齿轮内齿7a在右侧的大径圆筒段内周与左侧轴承安装内孔同轴的圆上均布。

本实施例中，左摆动轮9的结构为柱状齿轮，如图3所示，左摆动轮9内部中央设有左摆动轮中心内孔9f、在与左摆动轮中心内孔9f同心的外圈上均布设有多个左摆动轮外齿9a，左摆动轮外齿9a的个数少于左内齿轮内齿7a的个数。在左摆动轮朝向右摆动轮的一侧与中心内孔9f同轴的圆上均布设有数个扇形的左轮凸起部9c（优选不少于三个）、左轮凸起部的凸起高度为b₉。在左轮凸起部9c的侧面（即左轮凸起部弧长方向的两端）设有数个弧形凹槽I9b（优选为1个或2个）。弧形凹槽I9b的曲率半径为R₉、弧形凹槽I9b的曲率中心均布圆半径为R₄、弧形凹槽I的拱高为h₉；

本实施例中，右摆动轮2的结构也为柱状齿轮，如图4所示，在与右摆动轮中心内孔2f同心的外圈上均布设有多个右摆动轮外齿2a，右摆动轮外齿2a的齿数少于右内齿轮内齿1a的齿数。

在右摆动轮朝向左摆动轮的一侧与其中心内孔2f同轴的圆上均布设有数个（优选不少于三个）扇形的右轮凸起部2c、右轮凸起部高度为b₂、右轮凸起部侧面（即右轮凸起部弧长方向的两端）设有数个弧形凹槽II2b（优选1个或2个）、弧形凹槽II2b的曲率半径为R₂、弧形凹槽II2b的曲率中心均布圆半径为R₄、弧形凹槽II的拱高为h₂；

两个摆动轮安装时，左轮凸起部9c与右轮凸起部2c交错设置，从而在相邻对应的弧形凹槽II与弧形凹槽I之间形成一个可以放置活辊的空间，在这个空间中设置活辊3，活辊3的半径为R₃₃。

本发明中，右内齿轮内齿1a齿面为圆弧柱面、圆弧锥面、椭圆弧柱面、渐开线柱面或针齿等结构中的任意一种；左内齿轮内齿7a齿面为圆弧柱面、圆弧锥面、椭圆弧柱面、渐开线柱面或针齿等结构中的任意一种。

本优选实施例中，左摆动轮上弧形凹槽I曲率中心分布圆半径R₄与右摆动轮2弧形凹槽II曲率中心分布圆半径R_4’相等，即：R₄=R_4’。

上述两摆动轮参数、活辊参数及曲柄轴参数间符合如下关系式：

1、所述活辊的直径2*R₃₃等于弧形凹槽I的半径R₉与弧形凹槽II 的半径R₂的和减去两个偏心轴段偏心距R_1、R₁₁之和，即：2*R₃₃=R₂+R₉-R₁-R₁₁；

2、弧形凹槽I的拱高h₉与弧形凹槽II的拱高h₂两者之和不大于活辊的直径2*R₃₃，即： h₂+ h₉≦2*R₃₃；

3、所述活辊的半径R₃₃不大于弧形凹槽II 的半径R_2，且活辊的半径R₃₃小于弧形凹槽I的半径R_9，或者所述活辊的半径R₃₃小于弧形凹槽II 的半径R_2，且活辊的半径R₃₃不大弧形凹槽I的半径R_9，R₃₃≦R₂、R₃₃<R₉或R₃₃<R₂、R₃₃≦R₉。

在上述优选实施方案中可以进一步优选弧形凹槽II 的半径R₂等于弧形凹槽I的半径R_9，R₂=R_9；两个偏心轴段偏心距R_1、R₁₁相等即R₁=R₁₁；弧形凹槽I的拱高h₉与弧形凹槽II的拱高h₂相等，h₂= h₉：R₃₃=R₂-R₁、h₂≦R₃₃。

活辊3的长度在右轮凸起部高度b₂和左轮凸起部高度b₉之间取值即可(也就是说，活辊3的长度可以与右轮凸起部高度b₂高度相同，也可以与左轮凸起部高度b₉相同，还可以是介于b₂和b₉之间的任意值。

本发明工作原理如下：

当右内齿轮1固定不动，曲柄轴6转动时：

右侧偏心轴段6c随左侧中央轴段6a同步转动，右侧偏心轴段6c带动右摆动轮内轴承5同步转动，右摆动轮内轴承5带动右摆动轮2同轴转动、同时右内齿轮内齿1a与右摆动轮外齿2a啮合限制，使得右摆动轮2朝着与曲柄轴6转向相反的方向转动。

曲柄轴6连续转动时，其每转动1圈，右摆动轮2沿着曲柄轴6转向的反向转动右内齿轮内齿数减去右摆动轮外齿数个齿位；活辊3置于两摆动轮的弧形凹槽中限制两摆动轮同步自转，且由于左摆动轮9中心与右摆动轮2中心呈180度工作、左摆动轮外齿9a与左内齿轮内齿7a啮合限制，于是，左内齿轮7 与曲柄轴6同向转动，且曲柄轴6每转动1圈左内齿轮7相对左摆动轮9与曲柄轴6同向转动左内齿轮内齿齿数减去左摆动轮外齿齿数个齿位；

同时，曲柄轴6相对右内齿轮1转动迫使右摆动轮2在右内齿轮1内周产生周向滚动进而实现右摆动轮外齿2a相对右内齿轮内齿1a在啮入、完全啮合、啮出三种运动状态之间往复循环；曲柄轴6相对左摆动轮9转动迫使左内齿轮7在左摆动轮9外周产生周向滚动进而实现左内齿轮内齿7a相对左摆动轮外齿9a在啮入、完全啮合、啮出三种运动状态之间往复循环。

假定：右内齿轮内齿1a的齿数为Z1，右摆动轮外齿2a的齿数为Z2，左内齿轮内齿7a的齿数为Z3，左摆动轮外齿9a的齿数为Z4；

则：右内齿轮1固定不动、曲柄轴6为动力输入件、左内齿轮7为输出件时，传动速比i的计算公式为： i=1/(-(Z1-Z2)/Z2+(Z3-Z4)/Z3)。

本实施例中：Z1=52，Z2=51，Z3=52，Z4=51,因而：

i=1/（-(52-51) /51+（52-51）/52）=-2652；

其中的负号表示左内齿轮7的动力输出方向（或者旋转方向）与曲柄轴的旋转方向相反。

实际应用中，可依据传动速比计算公式，调整两个内齿轮内齿数以及两个摆动轮外齿齿数，根据实际要求进行选择设计。

本发明的技术方案同样适用于曲柄轴为中空结构的形式。

本发明中，各轴承的名称只是为了便于说明，并不构成对轴承结构特征的限定，其可采用现有技术中任何一种可以用到本发明中的轴承做支撑。

本文所述摆动齿轮指的是：绕内齿轮中心公转的同时又自转的外齿轮，其齿形可以是现有技术中齿轮齿形的任意一种；摆动齿轮包含摆线轮（摆线轮为齿形为摆线的外齿轮，其通常与针齿配合工作）。

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

1.一种双摆动齿轮活辊传动减速装置，其特征在于：包括左内齿轮、右内齿轮、左摆动轮和右摆动轮，所述左内齿轮通过左外轴承套装在右内齿轮内部靠左的位置，并通过左外轴承套装在曲柄轴左端；所述右内齿轮通过右内轴承套装在曲柄轴右端，在曲柄轴中部设有左摆动轮和右摆动轮，两个摆动轮通过各自的轴承对应套装在曲柄轴的两个偏心轴段，并且左摆动轮外齿与左内齿轮内齿相啮合，右摆动轮外齿与右内齿轮内齿相啮合，两个偏心轴段在曲柄轴周向呈180度对称设置；在左摆动轮上与右摆动轮相对的一侧设有不少于3个扇形的左轮凸起部，在左轮凸起部弧长方向的两端设有一个或两个弧形凹槽I，在右摆动轮上与左摆动轮相对的一侧设有不少于3个扇形的右轮凸起部，在右轮凸起部弧长方向的两端对应设有一个或两个弧形凹槽II，左摆动轮上的左轮凸起部与右摆动轮上的右轮凸起部交错布置，相邻且对应的的弧形凹槽I与弧形凹槽II之间设置有圆柱形的活辊。

2.根据权利要求1所述的一种双摆动齿轮活辊传动减速装置，其特征在于：所述的左内齿轮包括两个不同外径和内径的圆筒状段，小径段与左外轴承及左内轴承配装，左内齿轮的内齿设在大径段内周。

3.根据权利要求1所述的一种双摆动齿轮活辊传动减速装置，其特征在于：所述的左摆动轮与右摆动轮均为柱状齿轮。

4.根据权利要求1所述的一种双摆动齿轮活辊传动减速装置，其特征在于：所述活辊的直径2*R₃₃等于弧形凹槽I的半径R₉与弧形凹槽II 的半径R₂的和减去两个偏心轴段偏心距R_1、R₁₁之和，即：2*R₃₃=R₂+R₉-R₁-R₁₁；

另外，所述活辊的半径R₃₃不大于弧形凹槽II 的半径R_2，且活辊的半径R₃₃小于弧形凹槽I的半径R_9，或者所述活辊的半径R₃₃小于弧形凹槽II 的半径R_2，且活辊的半径R₃₃不大弧形凹槽I的半径R_9，即 R₃₃≦R₂、R₃₃<R₉或R₃₃<R₂、R₃₃≦R₉。

5.根据权利要求4所述的一种双摆动齿轮活辊传动减速装置，其特征在于：弧形凹槽II 的半径R₂等于弧形凹槽I的半径R_9，即R₂=R_9；两个偏心轴段偏心距R_1、R₁₁相等，即R₁=R₁₁；弧形凹槽I的拱高h₉与弧形凹槽II的拱高h₂相等，即h₂= h₉，R₃₃=R₂-R_1，h₂≦R₃₃ 。