CN1542310A - 一种针齿摆线齿轮传动机构及减速器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的针齿摆线齿轮传动机构及减速器，其传动机构是由内轮、针齿、内摆线轮组成，内轮相对于内摆线轮偏心设置，与针齿啮合，针齿与内摆线轮啮合，其特征在于：所述的针齿为偏心针齿，转动轴位置固定，转动轴线分布在以内摆线轮的旋转轴线为轴线的圆柱面上。本针齿摆线齿轮机构的优点在于：每个偏心针齿各自定轴转动，提高了各针齿在运动过程中的位置精度，提高了传动的平稳性和效率；有利于增加针齿与摆线轮齿同时啮合的齿数，提高传动的承载能力，从而使得本发明的传动功率超过摆线针轮行星减速器，实现了大功率传动；省去了W输出机构和外摆线轮以及内摆线轮进行调质处理，使得本发明的轴向尺寸小，结构简单紧凑，零件数量减少，节省了材料，零件加工制造容易，降低了制造成本，可增大转臂轴承尺寸，提高转臂轴承的承载能力和寿命。

Description

一种针齿摆线齿轮传动机构及减速器
技术领域：
本发明涉及一种齿轮传动机构及减速器。
背景技术：
在现有的活齿双摆线行星减速器(如图7所示)中，两个齿数不等的外摆线行星轮(内轮)(2)通过一组螺栓固联在一起，每一组活齿滚子(针齿)(3)和其保持架组合而成一个活齿行星轮；一个内摆线轮(4)与机座固联，固定不动，另一内摆线轮(齿圈)(4)与输出机构固联，随输出机构一起转动。该减速器可看成是NN型行星传动，内轮(2)、滚子组(3)以及内摆线轮(4)构成一级变速，共两级变速。当输入偏心轴(1)转动时，通过转臂轴承(6)和固定内摆线轮(4)，驱动内轮(2)和活齿滚子(3)作行星运动，实现第一级变速。内轮(2)的转动又通过一组联接螺栓传递给另一内轮(2)，该内轮(2)随前一内轮(2)亦作行星转动，同时通过另一组活齿滚子(3)与另一内摆线轮(4)啮合，驱动该内摆线轮(4)作定轴转动，该内摆线轮(4)的转动又通过输出机构输出，实现两级减速。在这种减速器中，考虑到安装的需要，两级活齿(3)与内轮(2)之间均保留有间隙，这将降低传动精度和传动的平稳性。在运动的过程中，活齿滚子(3)是通过保持架定位，当一个滚子(3)处于内轮(2)与内摆线轮(4)相对的齿根之间时，如果该滚子(3)被内轮(2)齿面压的足够紧，那么处于稳定的位，而这时位于分布圆圆心相对的两个滚子(3)处于内轮(2)与内摆线轮(4)相对的齿顶之间，处于不稳定的状态，这些滚子(3)的位置是由第一个滚子(3)通过保持架来维持的。如果保持架精度低或受力后发生变形，或者第一个滚子(3)本身的位置出现偏差，都将导致其它滚子(3)偏离其正确的啮合位置。致使传动不平稳，甚至出现“卡死”的现象。由于保持架起到定位的作用，所以它的加工精度要求高，加工困难。另外，由于内轮(2)与内摆线轮(4)齿顶间的间隙较小，限制了保持架的厚度，使保持架的刚度无法提高，因此在其受力后很容易发生变形。还有联接两个内轮(2)的一组铰制螺栓一方面限制了转臂轴承(6)的尺寸，另一方面也增大了内轮(2)的制造难度。
摆线针轮行星减速器是另一种与本发明比较相近齿轮传动机构，该减速器是一种N型少齿差行星传动(如图8)。它主要由四部分组成：a、输入偏心轴(1)；b、内轮(2)，齿形为短幅外摆线，作为行星轮，通过转臂轴承(6)支撑在偏心轴(1)上；c、针轮(3)，由安装在针齿壳上沿圆周均匀分布的多个柱销组成，针齿壳固定在机座上，因此针轮(3)为固定轮；d、W输出机构(20)，在外摆线轮(2)和输出机构圆盘上相应地设有多个销孔和柱销。外摆线轮(2)运动时轮上的销孔和输出机构上的柱销接触，外摆线轮(2)的转动通过W输出机构(20)等角速度地传到输出机构上。当输入轴(1)转动时，通过转臂轴承(6)驱动外摆线轮(2)运动，由于受固定针齿(3)的限制作用，外摆线轮(2)作行星运动，外摆线轮(2)的自转通过W输出机构(20)等角速度地传到输出机构上，并通过输出机构输出。
摆线针轮行星减速器适用于传动比大于9的情况，由于受结构的限制它的传动比不能小于9；W输出机构(20)使得转臂轴承(6)的尺寸很难增大，限制了转臂轴承(6)的承载能力，转臂轴承(6)寿命短是这种传动的薄弱环节；由于受齿面胶合破坏的影响，摆线针轮行星减速器一般传递的功率不超过100kW。
发明内容：
本发明提供一种不用保持架和连接螺栓，结构简单紧凑，零件加工制造容易，降低制造成本，提高转臂轴承的承载能力和寿命的针齿摆线齿轮传动机构及减速器。
本发明提供一种针齿摆线齿轮传动机构，该机构是由内轮(2)、针齿(3)、内摆线轮(4)组成，内轮(2)相对于内摆线轮(4)偏心设置，与针齿(3)啮合，针齿(3)与内摆线轮(4)啮合，其特征在于：所述的针齿(3)为偏心针齿，转动轴位置固定，转动轴线分布在以内摆线轮(4)的旋转轴线为轴线的圆柱面上。
本发明的工作原理是：当输入轴(1)驱动内轮(2)时，内轮(2)由于受针齿(3)的限制作用作行星运动，同时内轮(2)通过针齿(3)与内摆线轮(4)的啮合驱动内摆线轮(4)转动，并通过与其固联的输出机构输出，实现同轴变速传动。由于针齿(3)定轴转动，省去了保持架；由于采用一个内轮，省去了原始机构中的联接螺栓。
本发明提供的针齿摆线齿轮机构的内轮(2)可以是圆轮(如图5所示)，针齿(3)的偏心距与内轮(2)的偏心距相等。这种设计大大简化了内轮(2)的制造。
本发明提供的针齿摆线齿轮机构的内轮(2)可以是轴承，针齿(3)的偏心距与内轮(2)的偏心距相等。这种设计更简化了内轮(2)的制造。
本发明提供的针齿摆线齿轮机构的内轮(2)可以是外摆线轮(如图6所示)，针齿(3)的偏心距为内轮(2)的偏心距的一半。这种设计改进了内轮(2)与针齿(3)的啮合，改善了针齿(3)的受力状况，提高了传动能力。
本发明又提供一种针齿摆线齿轮减速器，由壳体(10)、输入轴(1)和输出机构组成，输入轴(1)通过针齿摆线齿轮传动机构与输出机构连接，针齿摆线齿轮传动机构由内轮(2)、针齿(3)、内摆线轮(4)组成，内轮(2)相对于内摆线轮(4)偏心设置，与针齿(3)啮合，针齿(3)与内摆线轮(4)啮合，其特征在于：所述的针齿(3)偏心转动，转动轴位置固定，针齿(3)的转动轴中心分布在以内摆线轮(4)的旋转中心为圆心的圆周上。
本发明提供的针齿摆线齿轮减速器的内轮(2)可以是圆轮或者轴承，针齿(3)的偏心距与内轮(2)的偏心距相等。这种设计大大简化了内轮(2)的制造。
本发明提供的针齿摆线齿轮减速器的内轮(2)可以是外摆线轮，针齿(3)的偏心距为内轮(2)的偏心距的一半。这种设计改进了内轮(2)与针齿(3)的啮合，改善了针齿(3)的受力状况，提高了传动能力。
本发明提供的针齿摆线齿轮减速器的输入轴(1)可以通过多个串联的针齿摆线齿轮传动机构与输出机构连接，上一级的内摆线轮(4)与下一级的内轮(2)连接，譬如，下一级的内轮(2)通过偏心套(9)装在与上一级内摆线轮(4)固联的中间轴(13)上。
本发明提供的针齿摆线齿轮减速器的输出机构可以是输出轴(5)、链轮(12)、齿轮、皮带轮或滚筒。
本发明提供的针齿摆线齿轮机构的优点在于：
本发明突破了长期以来齿轮传动的传统特征，改齿轮的轮齿与轮体的刚性联接为转动联接，使齿轮的全部轮齿成为一组作偏心定轴转动的独立运动体，即偏心针齿，偏心针齿与机架组成了偏心针齿轮，以内摆线齿轮作为输出元件，每个偏心针齿分别绕各自的轴线定轴转动，可提高各针齿在运动过程中的位置精度，提高传动的平稳性和效率；
与活齿双摆线行星传动相比，这种结构特征使其省去了保持架和联接螺栓；与摆线针轮行星传动相比，省去了W输出机构和外摆线轮，以及内摆线轮进行调质处理，使得本发明的轴向尺寸小，结构简单紧凑，零件数量减少，节省了材料，零件加工制造容易，降低了制造成本；省去了联接螺栓或W输出机构，可增大转臂轴承尺寸，提高转臂轴承的承载能力和寿命；
在传动中，摆线针轮行星减速器理论上有一半的齿进入接触(啮合)，但是由于针齿固定不动，摆线轮的轮齿与针齿之间留有间隙，实际进入接触的齿数一般为3～4个，与此相比，本发明的针齿为定轴传动的偏心针齿，这样针齿可看成是浮动的，因此有利于增加针齿与摆线轮齿同时啮合的齿数，提高传动的承载能力，使得本发明的传动功率超过摆线针轮行星减速器，有利于实现大功率传动。
附图说明：
图1是针齿摆线齿轮传动机构的工作原理图；
图2是一种针齿摆线齿轮减速器的结构示意图；
图3是一种二级针齿摆线齿轮减速器的结构示意图；
图4是一种带链轮输出的针齿摆线齿轮减速器的结构示意图；
图5是内轮为圆轮的针齿摆线齿轮传动机构的啮合示意图；
图6是内轮为外摆线轮的针齿摆线齿轮传动机构的啮合示意图；
图7是活齿双摆线减速器传动原理图；
图8是摆线针轮行星减速器传动原理图。
具体实施方式：
实施例1：
一种针齿摆线齿轮减速器，其结构示意图如图2所示。该减速器主要由输入轴(1)、转臂轴承(6)、平衡块(7)、圆轮(2)、针齿(3)、针齿轴承(8)、内摆线轮(4)、输出机构即输出轴(5)和壳体(10)等零部件组成。圆轮(2)通过转臂轴承(6)套在输入轴(1)的偏心轴上，输入轴(1)上装有平衡块(7)使偏心轴达到平衡，针齿(3)通过针齿轴承(8)固定在壳体(10)上，内摆线轮(4)与输出轴(5)固联成一体，并通过轴承支撑在壳体(10)上。输入轴(1)外端通过轴承I(15)装在壳体(10)上，里端通过轴承II(16)装在输出轴(5)里。当输入轴(1)转动时，通过转臂轴承(6)驱动圆轮(2)运动，由于受针齿(3)的限制，圆轮(2)作行星运动，同时驱动针齿(3)定轴转动，针齿(3)又进一步驱动内摆线轮(4)转动，内摆线轮(4)的转动作为输出运动，通过输出轴(5)输出，实现定比传动。内摆线齿圈的齿形一般为短幅内摆线。针齿(3)转动轴中心在以内摆线轮(4)的旋转中心为圆心的圆周上均匀分布，其个数比内摆线轮(4)的齿数少1个。如果针齿(3)布置过密，可进行抽齿。
实施例2：
一种二级针齿摆线齿轮减速器，其结构示意图如图3所示。该减速器里设有两个串联的针齿摆线平动齿轮传动机构，第一级传动机构的外摆线轮(2)通过转臂轴承(6)套在输入轴(1)的偏心轴上，输入轴(1)上装有平衡块(7)使偏心轴达到平衡，针齿(3)通过针齿轴承(8)固定在壳体(10)上，内摆线轮(4)与中间轴(13)固联，中间轴(13)通过轴承支撑在壳体(10)上，中间轴(13)及其偏心套(9)构成第二级传动机构的输入轴，第二级外摆线轮(2)通过转臂轴承(6)套在中间轴(13)的偏心套(9)上，第二级针齿(3)通过针齿轴承(8)固定在壳体(10)上，第二级内摆线轮(4)与输出机构即输出轴(5)固联，输入轴(1)外端通过轴承I(15)装在壳体(10)，里端通过轴承II(16)装在中间轴(13)里，中间轴(13)通过轴承III(17)装在壳体(10)里。输入转动从输入轴(1)输入后，经过两级减速，从输出轴(5)输出，实现大传动比减速。
实施例3：
一种带链轮输出的针齿摆线齿轮减速器，其结构示意图如图4所示。该减速器主要由输入轴(1)、轴承(14)、转臂轴承(6)、圆轮(2)、针齿(3)、针齿轴承(8)、内摆线轮(4)、输出机构即链轮(12)和链轮轴承(11)及壳体(10)等零部件组成。输入轴(1)通过轴承(14)支撑在壳体(10)上，圆轮(2)通过转臂轴承(6)套在输入轴(1)的偏心轴上，针齿(3)通过针齿轴承(8)固定在壳体(10)上，内摆线轮(4)与链轮(12)固联成一体，并通过链轮轴承(11)支撑在壳体(10)上。当输入轴(1)转动时，通过转臂轴承(6)驱动圆轮(2)运动，由于受针齿(3)的限制，圆轮(2)作行星运动，同时驱动针齿(3)定轴转动，针齿(3)又进一步驱动内摆线轮(4)转动，内摆线轮(4)的转动作为输出运动，通过链轮(12)输出。内摆线齿圈的齿形一般为短幅内摆线。针齿(3)转动轴中心在以内摆线轮(4)的旋转中心为圆心的圆周上均匀分布，其个数比内摆线轮(4)的齿数少1个。如果针齿(3)布置过密，可进行抽齿。

Claims (10)

1、一种针齿摆线齿轮传动机构，由内轮(2)、针齿(3)、内摆线轮(4)组成，内轮(2)相对于内摆线轮(4)偏心设置，与针齿(3)啮合，针齿(3)与内摆线轮(4)啮合，其特征在于：所述的针齿(3)为偏心针齿，转动轴位置固定，转动轴线分布在以内摆线轮(4)的旋转轴线为轴线的圆柱面上。
2、按照权利要求1所述的针齿摆线齿轮传动机构，其特征在于：所述的内轮(2)是圆轮，针齿(3)的偏心距与内轮(2)的偏心距相等。
3、按照权利要求1所述的针齿摆线齿轮传动机构，其特征在于：所述的内轮(2)是轴承，针齿(3)的偏心距与内轮(2)的偏心距相等。
4、按照权利要求1所述的针齿摆线齿轮传动机构，其特征在于：所述的内轮(2)是外摆线轮，针齿(3)的偏心距为内轮(2)的偏心距的一半。
5、一种针齿摆线齿轮减速器，由壳体(10)、输入轴(1)和输出机构组成，输入轴(1)通过针齿摆线齿轮传动机构与输出机构连接，针齿摆线齿轮传动机构由内轮(2)、针齿(3)、内摆线轮(4)组成，内轮(2)相对于内摆线轮(4)偏心设置，与针齿(3)啮合，针齿(3)与内摆线轮(4)啮合，其特征在于：所述的针齿(3)偏心转动，转动轴位置固定，针齿(3)的转动轴中心分布在以内摆线轮(4)的旋转中心为圆心的圆周上。
6、按照权利要求5所述的针齿摆线齿轮减速器，其特征在于：所述的内轮(2)是圆轮或轴承，针齿(3)的偏心距与内轮(2)的偏心距相等。
7、按照权利要求5所述的针齿摆线齿轮减速器，其特征在于：所述的内轮(2)是外摆线轮，针齿(3)的偏心距为内轮(2)的偏心距的一半。
8、按照权利要求5～7之一所述的针齿摆线齿轮减速器，其特征在于：输入轴(1)通过多个串联的针齿摆线齿轮传动机构与输出机构连接，上一级的内摆线轮(4)与下一级的内轮(2)连接。
9、按照权利要求5～7之一所述的针齿摆线齿轮减速器，其特征在于：所述的输出机构是输出轴(5)、链轮(12)、齿轮、皮带轮或滚筒。
10、按照权利要求8所述的针齿摆线齿轮减速器，其特征在于：所述的输出机构是输出轴(5)、链轮(12)、齿轮、皮带轮或滚筒。
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