CN201884570U - 一种用高速电机控制的大减速比减速机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用高速电机控制的大减速比减速机，它包括外壳、输入轴、主轴、第一减速机构、第二减速机构和输出轴；在输入轴上设置有第一输入齿轮，第一输入齿轮与输出轴右端安装的空套齿轮啮合；空套齿轮将转速传递给第一减速机构，所述第一减速机构由第一偏心轴、第一外齿轮和第一双联齿轮构成，第一减速机构通过第二输入齿轮将转速传递给第二减速机构，所述第二减速机构由第二偏心轴、第二外齿轮和第二双联齿轮构成，第二减速机构将转速传递给主轴，在主轴的左侧固定连接输出轴。本实用新型的减速机同时具有大传动比、小体积和低成本的优点，而且可靠性好，稳定性强，使用寿命也较长。

Description

一种用高速电机控制的大减速比减速机

技术领域

本实用新型涉及一种减速机，尤其是一种用高速电机控制的大减速比减速机，属于机械设备技术领域。

背景技术

减速器是一种速度转换装置，它利用齿轮将电机（马达）的回转数减速到所要的回转数，并得到较大的转矩，被广泛运用于传递动力与运动的机构中。目前的减速器种类较多，包括蜗轮蜗杆减速器、齿轮减速器以及行星齿轮减速器等。蜗轮蜗杆减速器通常具有较大的传动比，但是由于蜗轮蜗杆自身的体积、重量都比较大，因此安装和使用很不方便，而且啮合齿轮间的相对滑动速度大，故摩擦损耗大，导致机械传动效率较低、发热严重、而且精度很难保证，必须采用价格昂贵的抗磨性好的零件作为润滑材料，但这又使得加工成本太高。所以采用蜗轮蜗杆减速器设计的结构，无法在体积上和性能上同时达到要求。目前采用的行星齿轮减速器的结构尽管在性能想可以达到要求，但在同等体积下也很难做到如此大的减速比。如专利号为200710092825.0的中国专利还公开了“一种控制电机用减速器”，其特征是采用了偏心轴结构和两组阶梯行星齿轮，两组阶梯行星齿轮均套在设置为偏心轴结构的主轴上且分别与设置在壳体上的内齿轮啮合，右侧的阶梯行星齿轮与输出轴啮合。这种结构的减速器虽然能解决蜗轮蜗杆减速器体积大、磨损大以及加工价格昂贵的问题，但是，其传动比只能满足普通设备的需求（通常最大只有100左右），若想进一步增大减速器的传动比则也要考虑两级减速其的衔接问题。如果不进行一体化设计，则必须又要增大减速器的体积，而这显然是非减速器设计人员很难克服的困难；而且如果要获得500~10000的大传动比，如就采用一级减速器完成大减速比的设计也会因体积激增、效率急剧下降而得不偿失。

实用新型内容

针对现有技术中的上述不足，本实用新型的目的在于解决目前的减速机不能在获得较大传动比的问题，同时还要求减速机具有较小的体积、较轻的重量和较高的机械效率，进而介绍一种能够同时具有大传统比、小体积和高机械效率的减速机。

本实用新型的技术方案：一种用高速电机控制的大减速比减速机，其特征在于，包括外壳、输入轴、主轴、第一减速机构、第二减速机构和输出轴；

在输入轴上设置有第一输入齿轮，所述第一输入齿轮与主轴右端安装的空套齿轮啮合；所述第一减速机构由第一偏心轴、第一外齿轮和第一双联齿轮构成，第一偏心轴通过轴承支撑在主轴上，所述第一偏心轴的右端与空套齿轮键连接，在所述第一偏心轴上设有左偏心部和右偏心部，第一外齿轮由第一支撑轴承支撑在第一偏心轴的右偏心部上，第一双联齿轮由第二支撑轴承支撑在第一偏心轴的左偏心部上；在外壳内侧固定有第一内齿轮，第一外齿轮和第一双联齿轮分别与第一内齿轮啮合，其啮合点相差180°，第一双联齿轮的左侧外齿还与第二输入齿轮内齿啮合，所述第二输入齿轮由第三支撑轴承支撑在主轴上；

所述第二减速机构由第二偏心轴、第二外齿轮和第二双联齿轮构成；第二偏心轴通过轴承支撑在主轴上，第二偏心轴的右端与第二输入齿轮键连接，在第二偏心轴上也设有左偏心部和右偏心部，第二外齿轮由第四支撑轴承支撑在第二偏心轴的右偏心部上，第二双联齿轮由第五支撑轴承和第六支撑轴承支撑在第二偏心轴的左偏心部上；在外壳内侧还固定有第二内齿轮，所述第二外齿轮和第二双联齿轮分别与第二内齿轮啮合，其啮合点相差180°；主轴的左端向外凸起形成一个环形槽，在所述主轴的环形槽内设有用于与第二双联齿轮啮合的啮合齿；所述主轴的左侧固定连接输出轴；

所述第一外齿轮与第一内齿轮啮合处的啮合齿厚度小于第二外齿轮与第二内齿轮啮合处的啮合齿厚度，第一双联齿轮与第一内齿轮啮合处的啮合齿厚度小于第二双联齿轮与第二内齿轮啮合处的啮合齿厚度，所述第一双联齿轮与第二输入齿轮啮合处的啮合齿厚度小于第二双联齿轮与主轴啮合处啮合齿的厚度。

本实用新型的减速机通过两级减速机构来传递电机输入的转速，在每级减速机构中分别通过偏心轴与齿轮混合传动来实现转速的大传动比，第一减速机构作为高速阶段的传递，第二减速机构实现低速阶段传递，这样可以使传动比达到10000左右，为使用高速电机输出较低的转速提供了基础；因此本实用新型中可以选用小功率高速无刷电机来获取低速大力矩输出，在两级减速机构中，分别对齿轮的精度进行了设计，其中第一减速机构内的双联齿轮和外齿轮与第一内齿轮啮合处的厚度要小于第二减速机构内的双联齿轮和外齿轮与第二内齿轮啮合处的厚度，以确保高速级减速机转动惯量小，而第二减速机构内的双联齿轮与第二内齿轮啮合处的厚度又要求小于第二双联齿轮与主轴啮合齿的宽度，这样就可以在保证低速齿轮的机械强度的同时降低高速级齿轮转动惯量而获得较大的机械效率，使得大功率高速电机的快速启动特性得到发挥，同时保证功率能够转化为减速机输出轴一端的力矩能够快达到额定功率，使减速机恒转速控制的指标提高，以便能够在要求重量轻、小体积的高空中使用环境中满足带动如天线等体积和重量都苛刻要求的设备恒速转动的特性要求。

本实用新型中，将各级减速机构的偏心轴的左、右两侧设置成两个具有相同偏心率而有180°相位差的偏心轴，通过使偏心轴的左偏心部和右偏心部上安装的双联齿轮和外齿轮分别与外壳上固定的内齿轮啮合，克服了齿轮在转动时对偏心轴受力不平衡造成容易发生晃动和高速转动时的动平衡指标下降而产生振动的缺陷；同时，各级减速机构内的偏心轴与主轴、以及偏心轴与双联齿轮和外齿轮之间均通过轴承进行均衡支撑，这样可以极大的减小零件因受力点不均匀造成主轴微小变形引起的相互间的摩损，有利于增强减速机工作时的稳定性。

本实用新型在设计输入轴时，采用了直接在外壳上安装无刷电机，将无刷电机的输出轴就作为减速机的输入轴，这样就使得电机与减速机结合为一体，携带更方便，而且安装维护简便，整体体积也更小。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的减速机同时具有大传动比、小体积和高机械效率的优点，通过设置高速阶段和低速阶段的两级减速机构，使减速机的输出端能够获得非常大的传动比（500~10000），并且将两级减速机构的偏心轴均安装在同一个主轴上，使得结构更加紧凑，有利于减小体积、方便安装，并且在各级减速机中根据每个齿轮的转速和力矩不同对机械些强度进行了优化设计，可以使得整个减速机重量减轻，并能够获得更高的机械效率，以较低的转速输出更的大力矩，由此成本也随之降低。

2、可靠性好：由于本实用新型的减速机采用了两两相对的偏心轴与齿轮混合传动的形式，工作时不容易发生机械故障，而且在两级减速机构的偏心轴上均设置了外齿轮和双联齿轮，并通过固定在壳体上的内齿轮分别对外齿轮和双联齿轮进行限位，从而使得各级齿轮在转动时具有更好的稳定性，避免了工作时发生颤动。

3、使用寿命长：本实用新型在主轴与偏心轴以及主轴与各个齿轮之间均采用轴承进行支撑，从而减小了主轴与各个零件之间的摩擦，特别是减小了在高速阶段齿轮与主轴间的摩擦，有利于延长减速机的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型减速机的内部结构剖视图。

图中，1—外壳，2—输入轴，3—主轴，4—输出轴，51—第一输入齿轮，52—第二输入齿轮，6—空套齿轮，71—第一偏心轴，72—第一外齿轮，73—第一双联齿轮，81—第二偏心轴，82—第二外齿轮，83—第二双联齿轮，91—第一支撑轴承，92—第二支撑轴承，93—第三支撑轴承，94—第四支撑轴承，95—第五支撑轴承，96—第六支撑轴承，97—第七支撑轴承，10—第一内齿轮，11—第二内齿轮，12—无刷电机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型的用高速电机控制的大减速比减速机，包括外壳1、输入轴2、主轴3、第一减速机构、第二减速机构和输出轴4；在外壳1的右侧固定安装有一个无刷电机12，本实用新型中将所述无刷电机12的输出轴直接作为减速机的输入轴2，这样可以使得减速机的整体结构更紧凑，通过将电机和减速机设计成一体化结构，缩小了体积也减轻了重量。在输入轴2上设置有第一输入齿轮51，所述第一输入齿轮51与主轴3右端安装的空套齿轮6啮合，所述空套齿轮6空套通过轴承支撑在主轴3上并可自由旋转；所述第一减速机构由第一偏心轴71、第一外齿轮72和第一双联齿轮73构成，第一偏心轴71通过轴承支撑在主轴3上，所述第一偏心轴71的右端与空套齿轮6键连接，在所述第一偏心轴71上设有左偏心部和右偏心部，第一外齿轮72由第一支撑轴承91支撑在第一偏心轴71的右偏心部上，第一双联齿轮73由第二支撑轴承92支撑在第一偏心轴71的左偏心部上；在外壳1内侧固定有第一内齿轮10，第一外齿轮72的下端与第一内齿轮10啮合，第一双联齿轮73的上端与第一内齿轮10啮合，其啮合点相差180°，第一双联齿轮73的左侧还与第二输入齿轮52啮合，所述第二输入齿轮52由第三支撑轴承93支撑在主轴3上。

参见图1，所述第二减速机构由第二偏心轴81、第二外齿轮82和第二双联齿轮83构成；第二偏心轴81通过轴承支撑在主轴3上，第二偏心轴81的右端与第二输入齿轮52键连接，在第二偏心轴81上也设有左偏心部和右偏心部，第二外齿轮82由第四支撑轴承94支撑在第二偏心轴81的右偏心部上，第二双联齿轮83由第五支撑轴承95和第六支撑轴承96支撑在第二偏心轴81的左偏心部上；在外壳1内侧还固定有第二内齿轮11，所述第二外齿轮82的上端与第二内齿轮11啮合，第二双联齿轮83的下端与第二内齿轮11啮合，其啮合点相差180°；主轴3的左端向外凸起形成一个环形槽，在所述主轴3的环形槽内设有用于与第二双联齿轮83啮合的啮合齿；所述主轴3的左侧固定连接输出轴4，在主轴3的环形槽外侧与外壳1之间还设有第七支撑轴承97；所述第一外齿轮72与第一内齿轮10啮合处的啮合齿厚度小于第二外齿轮82与第二内齿轮11啮合处的啮合齿厚度，第一双联齿轮73与第一内齿轮10啮合处的啮合齿厚度小于第二双联齿轮83与第二内齿轮11啮合处的啮合齿厚度，所述第一双联齿轮73与第二输入齿轮52啮合处的啮合齿厚度小于第二双联齿轮83与主轴3啮合处啮合齿的厚度。在主轴3上用6个支撑轴承将第一减速机构、第二输入齿轮52和第二减速机构同轴支撑，完成第一减速机构的转动扭矩通过第二输入齿轮52传递给第二减速机构过程。

参见图1，所述第一外齿轮72与第一内齿轮10啮合处的啮合齿厚度为第二外齿轮82与第二内齿轮11啮合处的啮合齿厚度的1/2；所述第一双联齿轮73与第一内齿轮10啮合处的啮合齿厚度为第二双联齿轮83与第二内齿轮11啮合处的啮合齿厚度的1/2。所述第一双联齿轮73与第二输入齿轮52啮合处的啮合齿厚度为第二双联齿轮83与主轴3啮合处啮合齿的厚度的1/3~1/2。本实用新型中，将齿轮的厚度采用逐级递减的方式，第一减速机构为高速传递因此采用较薄的齿轮厚度为了获得更大的传动比，第二减速机构为低速传递因此采用了更厚的齿轮为了获得更大的机械效率。

工作原理：

工作时，由无刷电机12通过输入轴2将转速传递给第一输入齿轮51，第一输入齿轮51带动空套齿轮6旋转；由于空套齿轮6与第一偏心轴71键连接，因此空套齿轮6将带动第一偏心轴71同步旋转，套在第一偏心轴71上的第一外齿轮72和第一双联齿轮73将在第一偏心轴71带动下旋转；但由于第一外齿轮72的下端和第一双联齿轮73的上端分别与第一内齿轮10啮合，因此在第一内齿轮10反向力的作用下，第一外齿轮72和第一双联齿轮73均反向旋转，这里第一外齿轮72的作用在于使减速机构保持稳定，防止发生晃动，第一双联齿轮73的作用在于得到所需的传动比，又由于第一双联齿轮73与第一偏心轴71之间通过轴承支撑，因此在第一双联齿轮73上所得到的传动比是根据第一双联齿轮73的直径大小和与第一内齿轮10之间啮合的齿数而定的，即通过选择不同直径和齿数的第一双联齿轮73可以调节第一减速机构的传动比；

第一双联齿轮73再将转速传递至第二输入齿轮52，第二输入齿轮52的旋转方向与输入轴2的旋转方向相同，第二输入齿轮52带动第二偏心轴81同步转动，第二偏心轴81上的第二外齿轮82和第二双联齿轮83分别在第二内齿轮11作用下反向旋转，这里第二外齿轮82的作用仍然是使第二减速机构保持平衡稳定，第二双联齿轮83的作用是获得大传动比（与第一双联齿轮73的作用相同），由于第二双联齿轮83与主轴3左端的环形槽内侧啮合，因此第二双联齿轮83将使主轴3正向旋转，主轴3最终带动输出轴4正向旋转并输出转速和力矩。

Claims (5)

1.一种用高速电机控制的大减速比减速机，其特征在于，包括外壳（1）、输入轴（2）、主轴（3）、第一减速机构、第二减速机构和输出轴（4）；

在输入轴（2）上设置有第一输入齿轮（51），所述第一输入齿轮（51）与主轴（3）右端安装的空套齿轮（6）啮合；所述第一减速机构由第一偏心轴（71）、第一外齿轮（72）和第一双联齿轮（73）构成，第一偏心轴（71）通过轴承支撑在主轴（3）上，所述第一偏心轴（71）的右端与空套齿轮（6）键连接，在所述第一偏心轴（71）上设有左偏心部和右偏心部，第一外齿轮（72）由第一支撑轴承（91）支撑在第一偏心轴（71）的右偏心部上，第一双联齿轮（73）由第二支撑轴承（92）支撑在第一偏心轴（71）的左偏心部上；在外壳（1）内侧固定有第一内齿轮（10），第一外齿轮（72）和第一双联齿轮（73）分别与第一内齿轮（10）啮合，其啮合点相差180°，第一双联齿轮（73）的左侧外齿还与第二输入齿轮内齿（52）啮合，所述第二输入齿轮（52）由第三支撑轴承（93）支撑在主轴（3）上；

所述第二减速机构由第二偏心轴（81）、第二外齿轮（82）和第二双联齿轮（83）构成；第二偏心轴（81）通过轴承支撑在主轴（3）上，第二偏心轴（81）的右端与第二输入齿轮（52）键连接，在第二偏心轴（81）上也设有左偏心部和右偏心部，第二外齿轮（82）由第四支撑轴承（94）支撑在第二偏心轴（81）的右偏心部上，第二双联齿轮（83）由第五支撑轴承（95）和第六支撑轴承（96）支撑在第二偏心轴（81）的左偏心部上；在外壳（1）内侧还固定有第二内齿轮（11），所述第二外齿轮（82）和第二双联齿轮（83）分别与第二内齿轮（11）啮合，其啮合点相差180°；主轴（3）的左端向外凸起形成一个环形槽，在所述主轴（3）的环形槽内设有用于与第二双联齿轮（83）啮合的啮合齿；所述主轴（3）的左侧固定连接输出轴（4）；

所述第一外齿轮（72）与第一内齿轮（10）啮合处的啮合齿厚度小于第二外齿轮（82）与第二内齿轮（11）啮合处的啮合齿厚度，第一双联齿轮（73）与第一内齿轮（10）啮合处的啮合齿厚度小于第二双联齿轮（83）与第二内齿轮（11）啮合处的啮合齿厚度，所述第一双联齿轮（73）与第二输入齿轮（52）啮合处的啮合齿厚度小于第二双联齿轮（83）与主轴（3）啮合处啮合齿的厚度。

2.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于，所述第一外齿轮（72）与第一内齿轮（10）啮合处的啮合齿厚度为第二外齿轮（82）与第二内齿轮（11）啮合处的啮合齿厚度的1/2；所述第一双联齿轮（73）与第一内齿轮（10）啮合处的啮合齿厚度为第二双联齿轮（83）与第二内齿轮（11）啮合处的啮合齿厚度的1/2。

3.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于，所述第一双联齿轮（73）与第二输入齿轮（52）啮合处的啮合齿厚度为第二双联齿轮（83）与主轴（3）啮合处啮合齿的厚度的1/3~1/2。

4.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于，在主轴（3）的环形槽外侧与外壳（1）之间还设有第七支撑轴承（97）。

5.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于，在主轴（3）上用6个支撑轴承将第一减速机构、第二输入齿轮（52）和第二减速机构同轴支撑。

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