CN201269285Y - 一种平动齿轮传动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种平动齿轮传动机构包括：壳体、齿轮传动装置、输入轴、输出轴及中心轴，中心轴支撑齿轮传动装置，齿轮传动装置包括定轴轮系及动轴轮系，定轴轮系包括内齿轮，动轴轮系通过支承盘支承在壳体上，动轴轮系包括外齿轮及偏心传动轴，偏心传动轴与外齿轮组成平动发生器；动力由输入轴传递给偏心传动轴，驱动外齿轮平动，带动内齿轮传递给输出轴输出；内、外齿轮为非对称齿廓渐开线齿轮。齿轮两侧的压力角不相等，使齿轮在齿顶变尖区域内增大了齿轮的传动范围，当参数选择受齿轮齿顶变尖的限制时，这种传动非常有利，轮齿工作齿面压力角的增加，增大了齿面的曲率半径及中心油膜厚度，降低了赫兹接触应力。

Description

一种平动齿轮传动机构

技术领域

本实用新型涉及机械传动领域，尤其涉及一种平动齿轮的传动机构。

背景技术

机械传动是传动的一种重要形式，齿轮传动由于其恒功率输出的特性，又是机械传动的一种主要传动形式，它具有速比范围宽、功率范围广、传动效率高、结构紧凑可靠等一系列优点，广泛应用于各种机械设备和仪器仪表中，在一定程度上标志着机械工程技术的水平。

平动齿轮传动机构因体积小、同轴性好、效率高等优点常被用作减速器、增速器、差速器和换向机构以及其它特殊用途，是世界各国机械传动发展的重点。已被广泛用于航空发动机、轮船、汽车、电工机械、仪器及仪表、化工机械、轻工机械、冶金机械、农业机械、纺织机械等许多领域。特别在冶金、矿山、水泥一轧机等大型减速传动装置(即减速器)中，平动齿轮传动被愈来愈多应用。当前各国都有对平动齿轮传动形式进行研究，如日本住友重工研制的FA型高精度减速器和美国Alan-Newton公司研制的X-Y减速器。

目前对平动齿轮传动的研究，我国处于相对领先的地位。根据平动齿轮传动机理我国开发出了三环减速器，其中，输入轴和支承轴相对于输出轴对称布置时，称为对称型三环传动；输出轴位于输入轴和支承轴的同侧时，称为偏置型三环传动。这两种形式相比较而言，偏置型三环传动的受力状态比对称型恶劣，振动、噪声也明显较大，现已很少采用。国际上，齿轮减速器正沿着小型化、高速化、大传动比、高效率以及环保方向发展。

齿轮传动装置向小型化发展，急需提高其承载推力，现普遍采用硬齿面技术，提高硬度以缩小装置的尺寸，也可采用以圆弧齿轮为代表的特殊齿轮结构。当前，国内外的大功率、大传动比减速器，都存在一些难以解决的问题，如定轴齿轮减速器体积和重量过大；摆线减速器和普通行星减速器的转臂轴承受力过大，使得轴承寿命短，限制了传动功率；谐波减速器的功率小；三环减速器虽然机械效率高和传动比大，其三个外齿轮的相位差120°布置，惯性力偶矩是不平衡的。尤其在中高速旋转时，惯性力偶矩就成为三环减速器产生振动的重要激振源。三相互为120°相位差的双曲柄机构之间存在过约束和死点冲击，由于其本身的原因以及制造安装误差导致了附加冲击动载荷，引起机体振动和噪声。

如中国实用新型专利申请公开说明书中公开号“CN2260920Y”名称为“内三环齿轮减速器”的专利公开了一种平动齿轮传动机构，其主要包括轴I，轴II。内齿轮和外齿轮、轴I与轴II在同一轴线上，整个传动部件装于箱体内，由箱盖封闭，外齿轮肢板上均匀装带有套筒滚子的销轴，销轴位于齿轮齿圈以内，构成内平行四边形运动机构，轴II与内齿轮刚性联结，轴I装有三个偏心圆环，其上安装外齿轮。三个外齿轮与轴I中心联线均为120°，且同时与内齿轮啮合。其内外齿轮采用通用的对称齿廓的渐开线圆柱齿轮，对称齿廓的渐开线圆柱齿轮的承载能力受到很大制约，齿轮的重量及尺寸较大，特别在航空航天、船舶等领域，齿轮需在高速、重载下工作，及对齿轮有一些特殊要求，对称齿廓的渐开线圆柱齿轮的传动性受到很大限制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种承载能力及传动性好的平动齿轮传动机构。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型的一种平动齿轮传动机构，包括：壳体、设于壳体内的齿轮传动装置、设于壳体内的输入轴、设于壳体内的输出轴及中心轴，中心轴支撑齿轮传动装置，动力从输入轴输入经齿轮传动装置从输出轴输出，

所述输入轴通过轴承支承在壳体上，其一端与动力源键连接，

所述齿轮传动装置包括定轴轮系及动轴轮系，定轴轮系包括内齿轮，

所述动轴轮系通过支承盘支承在壳体上，所述动轴轮系包括外齿轮、偏心传动轴，

所述偏心传动轴与外齿轮连接，且偏心传动轴的偏心轴段与外齿轮组成平动发生器，

动力由输入轴传递给偏心传动轴，偏心传动轴转动驱动外齿轮平面移动，外齿轮平面移动进而使内齿轮转动输出传递给输出轴输出，所述内、外齿轮为非对称齿廓渐开线齿轮。

进一步，所述动轴轮系进一步包括功率分流模块，所述功率分流块与偏心传动轴连接；功率分流模块增强了承载能力。

进一步，所述输入轴上设有输入齿轮，所述功率分流模块包括功率分流轴及与功率分流轴连接的分流齿轮，所述输入齿轮与分流齿轮外啮合。

进一步，所述分流齿轮设置有三个，三个分流齿轮大小及输入齿轮大小设置成一样。

进一步，所述功率分流轴通过槽形块与偏心传动轴连接。

进一步，所述平动发生器为平行四边形结构。

进一步，所述内、外齿轮两侧的压力角采用不相等的双压力角，包括大压力角的工作齿面及小压力角的非工作齿面；工作齿面压力角设计成大压力角，轮齿工作齿面压力角的增加，增大了齿面的曲率半径，降低了赫兹接触应力，增大了齿面的中心油膜厚度。

进一步，所述内齿轮通过轴承与壳体连接；解决了低速大功率的支承问题，降低了单位压力，增强了输出轴的刚度和运动精度。

进一步，所述外齿轮设有两个，两个外齿轮与内齿轮组成两对内啮合齿轮副，两个外齿轮在内齿轮内部呈180°对称分布；外齿轮对称分布保证惯性力及惯性力偶矩不平衡。

进一步，所述壳体内进一步设有支撑盘，所述支撑盘固接在中心轴上，壳体、中心轴及支撑盘形成固定支撑偏心传动轴的支撑结构；支撑结构使整个机构的传动平稳性好。

本实用新型的一种平动齿轮传动机构，内、外齿轮采用双压力角非对称齿廓渐开线齿轮，即内、外齿轮两侧采用不等的压力角，使得轮齿在齿顶变尖区域内增大了齿轮传动的存在范围，当实际参数选择受齿轮齿顶变尖的限制时，这种传动是非常有利的，且轮齿工作齿面压力角设计成大压力角，轮齿工作齿面压力角的增加，增大了齿面的曲率半径，降低了赫兹接触应力，增大了齿面的中心油膜厚度，因而提高的齿轮的传动及承载能力，减小了齿轮的重量和尺寸，降低齿轮传动的振动和噪声，对高速和重载要求及有特殊要求的传动领域(包括航空航天及船舶等领域)有重要意义。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1为本实用新型较佳实施例的结构示意图。

图2为本实用新型齿轮的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图2所示，本实用新型较佳实施例的一种平动齿轮传动机构，采用平动齿轮减速器进行说明。

平动齿轮减速器包括：壳体1、设于壳体内的齿轮传动装置、设于壳体内的输入轴3、设于壳体内的输出轴4及布置在壳体1中心的中心轴5，中心轴5支撑齿轮传动装置，动力从输入轴3输入经齿轮传动装置从输出轴4输出，齿轮传动装置包括定轴轮系及动轴轮系，所述定轴轮系包括内齿轮60，动轴轮系通过支承盘2支承在壳体1上，动轴轮系包括外齿轮70、偏心传动轴71及功率分流模块，偏心传动轴71与外齿轮70连接，且偏心传动轴71的偏心轴段与外齿轮70组成平动发生器。平动发生器为平行四边形结构。

输入轴3通过轴承支承在壳体1上，其一端通过键连接与动力源连接。动力由输入轴3传递给偏心传动轴71，偏心传动轴71转动驱动外齿轮70平面移动，外齿轮70平面移动进而使内齿轮60转动输出传递给输出轴4输出，外齿轮70及内齿轮60均采用双压力角非对称齿廓渐开线齿轮，设置为大压力角的工作齿面15及小压力角的非工作齿面16。功率分流块与偏心传动轴71连接。输入轴3上设有输入齿轮30，功率分流模块包括功率分流轴720及与功率分流轴720连接的分流齿轮721，输入齿轮30与分流齿轮721外啮合。分流齿轮721设置有三个，三个分流齿轮721大小及输入齿轮30大小设置成一样。

功率分流轴720通过槽形块与偏心传动轴71连接。外齿轮70设有两个，两个外齿轮70与内齿轮60组成两对内啮合齿轮副，两个外齿轮70在内齿轮60内部呈180°对称布置。内齿轮60的外圆与壳体1的内圆之间设有轴承连接，解决了低速大功率的支撑问题，降低了单位压力，增强了输出轴4的刚度和运动精度。内齿轮60的外圆与壳体1的内圆之间设有的轴承可采用滑动轴承或滚动轴承。本实用新型的平动齿轮减速器采用油循环润滑。

壳体1内进一步设有支撑盘2。支撑盘2固接在中心轴5上，有利于提高中心轴5的刚度。壳体1、中心轴5及支撑盘2形成固定支撑偏心传动轴71的支撑结构。壳体1及其中心轴5通过支撑盘23组成固定偏心传动轴71两端的固定结构。

动力由输入轴3经过输入齿轮30与三个分流齿轮721外啮合传动，分流传给偏心传动轴71。各偏心传动轴71上的偏心轴段与外齿轮70组成多平行四边形机构，偏心传动轴71转动时，驱使外齿轮70产生平行移动，进而使内齿轮60在壳体1内以低速定轴转动输出，达到减速传动的目的。内齿轮60与输出轴4可做成一体式结构，也可做成分离式结构。

内齿轮60及外齿轮70可为直齿非对称齿廓渐开线齿轮，也可为斜齿非对称齿廓渐开线齿轮。即内齿轮60与外齿轮70啮合传动可为直齿非对称齿廓渐开线齿轮与直齿非对称齿廓渐开线齿轮啮合传动、直齿非对称齿廓渐开线齿轮与斜齿非对称齿廓渐开线齿轮啮合传动、斜齿非对称齿廓渐开线齿轮与直齿非对称齿廓渐开线齿轮啮合传动及斜齿非对称齿廓渐开线齿轮与斜齿非对称齿廓渐开线齿轮啮合传动。

内齿轮60与外齿轮70的齿数相差较小时，可获得很大传动比。本实施例中功率分流的三个分流齿轮721与输入轴3端的输入齿轮30设置成一样大，分流齿轮721与输入齿轮30采用外啮合，传动比为1。由于功率分流传动比为1，从输入轴3到输出轴4的整个传动比为内齿轮60与外齿轮70的传动比。

内齿轮60与外齿轮70的齿数差为1～4。采用两个互成180°外齿轮70，可以平衡部分惯性力及提高承载能力。内齿轮60固定不动。外齿轮70转动通过内齿轮60传到输出轴4上，并保持角速度不变。外齿轮70的齿数为Z_O，内齿轮60的齿数为Z_b，则内齿轮60固定时，输入轴3和输出轴4的传动比i_b＝-Z_o/(Z_b-Z_O)；输出轴4不动时，输入轴3和内齿轮的传动比i_f＝Z_b/(Z_b-Z_O)。

为提高运动的平稳性和提高承载能力，采用了两个互成180度的平行四边形机构的平动发生器。此时则有两个外齿轮70共同驱动一个内齿轮60作减速运动。

双压力角非对称渐开线齿轮的工作齿面15和非工作齿面16是不同基圆展成的渐开线而形成的，两侧齿面上有不同的压力角，因而非对称齿轮齿刀不同于标准齿刀。非对称齿轮的齿刀有两个轴向齿形角，两个侧刃齿形角，不仅如此，其分度圆法向压力角的求法也与对称齿轮齿刀不同。

根据齿轮展成原理，参考对称齿形齿轮加工刀具设计原理，设计了非对称齿形齿轮齿刀。首先，根据被加工非对称齿轮的已知条件确定齿刀的精度等级，齿刀的基本尺寸如外径、齿全高、变位系数等。其次，对齿刀的最重要部分—切削部分进行设计。齿刀的每个齿由六部分组成，用来切制外齿轮70齿廓。

本实用新型较佳实施例的一种平动齿轮传动机构没有转臂构件，消除了转臂轴承受力过大的问题；内、外齿轮的非对称齿形结构及功率分流结构使承载能力更大；外齿轮70平行移动，使其啮合效率很高，壳体1、中心轴5及支撑盘2形成固定支撑偏心传动轴71的支撑结构，输出轴4采用大直径支撑面，使得整机传动平稳性好。本实用新型结构紧凑、体积小、重量轻、轴向尺寸段、承载能力大，适合于大功率大传动比的传动场合。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种平动齿轮传动机构，包括：壳体、设于壳体内的齿轮传动装置、设于壳体内的输入轴、设于壳体内的输出轴及中心轴，中心轴支撑齿轮传动装置，动力从输入轴输入经齿轮传动装置从输出轴输出，

所述输入轴通过轴承支承在壳体上，其一端与动力源键连接，

所述齿轮传动装置包括定轴轮系及动轴轮系，所述定轴轮系包括内齿轮，

所述动轴轮系通过支承盘支承在壳体上，所述动轴轮系包括外齿轮、偏心传动轴，

所述偏心传动轴与外齿轮连接，且偏心传动轴的偏心轴段与外齿轮组成平动发生器，

动力由输入轴传递给偏心传动轴，偏心传动轴转动驱动外齿轮平面移动，外齿轮平面移动进而使内齿轮转动输出传递给输出轴输出，其特征在于：所述内、外齿轮为非对称齿廓渐开线齿轮。

2.根据权利要求1所述的一种平动齿轮传动机构，其特征在于：所述动轴轮系进一步包括功率分流模块，所述功率分流块与偏心传动轴连接。

3.根据权利要求2所述的一种平动齿轮传动机构，其特征在于：所述输入轴上设有输入齿轮，所述功率分流模块包括功率分流轴及与功率分流轴连接的分流齿轮，所述输入齿轮与分流齿轮外啮合。

4.根据权利要求3所述的一种平动齿轮传动机构，其特征在于：所述分流齿轮设置有三个，三个分流齿轮大小及输入齿轮大小设置成一样。

5.根据权利要求2所述的一种平动齿轮传动机构，其特征在于：所述功率分流轴通过槽形块与偏心传动轴连接。

6.根据权利要求1所述的一种平动齿轮传动机构，其特征在于：所述平动发生器为平行四边形结构。

7.根据权利要求1所述的一种平动齿轮传动机构，其特征在于：所述内、外齿轮两侧的压力角采用不相等的双压力角，包括大压力角的工作齿面及小压力角的非工作齿面。

8.根据权利要求1所述的一种平动齿轮传动机构，其特征在于：所述内齿轮通过轴承与壳体连接。

9.根据权利要求1所述的一种平动齿轮传动机构，其特征在于：所述动轴轮系中的外齿轮为两个，该两个外齿轮与内齿轮组成两对内啮合齿轮副，两个外齿轮在内齿轮内部呈180°对称布置。

10.根据权利要求1所述的一种平动齿轮传动机构，其特征在于：所述支撑盘固接在中心轴上，壳体、中心轴及支撑盘形成固定支撑偏心传动轴的支撑结构。

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