CN205047746U - 精密减速机 - Google Patents

Abstract

一种精密减速机，包括沿动力传递方向依次传动连接的行星齿轮组件、摆线针轮组件，行星齿轮组件和摆线针轮组件通过偏心轴传动连接，偏心轴和行星齿轮组件的行星轮一一对应连接；偏心轴具有用于与行星轮连接的连接部，沿垂直于偏心轴的轴向方向，连接部的截面形状为三角形；行星轮具有连接孔，沿垂直于偏心轴的轴向方向，连接孔具有与连接部相同的截面形状和大小。三角形的截面形状可以采用拉刀、冷挤压或者精锻工艺形成，工艺难度和成本低。

Description

精密减速机

技术领域

本实用新型涉及一种精密减速机。

背景技术

精密减速机，是一种动力传达机构，用于将降低电机的转速，并得到较大的输出转矩。

目前的精密减速机以日本RV减速机为代表，其具有体积小，抗冲击力强，扭矩大，定位精度高，振动小，减速比大等诸多优点，因而被广泛应用于工业机器人，机床，医疗检测设备，卫星接收系统等领域。

RV减速机包括沿动力传递方向布置的行星齿轮组件和摆线针轮组件。行星齿轮组件与摆线针轮组件之间通过偏心轴传动连接。其中，偏心轴的数目与行星轮相同，且与行星轮一一对应连接。

在高刚度、高精密度的要求下，精密减速机要求其偏心轴和行星轮之间做到无间隙传递，并且能够传递较大的扭矩、承受较大的冲击，因此日本RV减速机中的偏心轴和行星轮之间采用花键连接，即在偏心轴上设置外花键，在行星轮上设置内花键，通过内外花键之间相互啮合完成连接。

但是，为了满足上述要求，内外花键的精度要求非常高，工艺难度大，目前国内的精锻或冷挤压工艺均不能达到上述要求，如果靠机加工完成，则成本较高。

另外，加工时，偏心轴与其外花键之间会产生一个定心误差(“定心”指的两个部件的转动中心是否重合的问题)，行星轮与其内花键也会产生一个定心误差，装配时，外花键和内花键之间还会产生一个定心误差。最终装配完成时，偏心轴和行星轮之间，受上述三个叠加的定心误差的影响，两者之间的定心精度欠佳。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是现有RV减速机中偏心轴与行星轮之间采用花键配合，工艺难度和工艺成本较高，且定心精度欠佳。

为解决上述问题，本实用新型提供一种精密减速机，包括沿动力传递方向依次传动连接的行星齿轮组件、摆线针轮组件，所述行星齿轮组件和所述摆线针轮组件通过偏心轴传动连接，所述偏心轴和所述行星齿轮组件的行星轮一一对应连接；所述偏心轴具有用于与所述行星轮连接的连接部，沿垂直于所述偏心轴的轴向方向，所述连接部的截面形状为三角形；所述行星轮具有连接孔，沿垂直于所述偏心轴的轴向方向，所述连接孔具有与所述连接部相同的截面形状和大小。

可选的，所述三角形为等边三角形。

可选的，所述三角形为曲边三角形。

可选的，所述三角形内，经过所述三角形的重心的各条直线的长度相等。

可选的，所述三角形的相邻两边相交部位为圆角。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

偏心轴具有与行星轮连接的连接部，连接部沿垂直于偏心轴的轴向的截面为三角形。三角形的截面形状可以采用拉刀、冷挤压或者精锻工艺形成，工艺难度和成本低。

进一步，三角形为等边三角形，在加工时，各个边所采用的加工参数相同，可以减小其与偏心轴之间的定心误差，定心精度好。

进一步，三角形为曲边三角形，并且三角形内的所有经过重心的直线的长度均相等，使得偏心轴的连接部形成三棱等距柱面，那么，当连接部与行星轮的具有相同形状大小的连接孔配合时，三棱等距柱面配合时，在转矩的作用下，连接部与连接孔之间具有沿周向的圆弧接触面，相比于扁位接触的方式，其在受转矩时能够保持更大的受力面积，两者之间产生的变形和间隙更小，因此能够承受更大的扭矩，保证足够的抗冲击性能。另外，三棱等距柱面配合时，受转矩作用时，受力方向朝向中心，因此可以避免中心轴在转矩作用下发生偏离，从而保证定心精度不会影响。

附图说明

图1是本实用新型实施例中精密减速机的结构简图；

图2示出了偏心轴的连接部、行星轮的连接孔的结构；

图3示出了连接部沿垂直于轴向方向的截面图。

具体实施方式

如背景技术中所述，RV减速机中，偏心轴与行星轮之间采用花键连接，定心精度欠佳。

现有的精密减速机中，还有一种来自韩国的IGB减速机，其中的偏心轴和行星轮之间采用对称扁位连接。其在偏心轴上用铣刀铣出对称的扁位，行星轮中则采用拉刀拉出一个与具有扁位的形状和大小相同的孔，并与扁位部分过盈配合。

扁位连接方式的定心精度优于花键连接，但是抗冲击性能不佳。当行星轮带动偏心轴旋转时，两者的连接部位将受到转矩的作用，扁位与孔容易的接触配合面在转矩的作用下，容易发生变形，导致接触配合面之间无法完全贴合而产生间隙，影响传动精度。

因此，本实用新型实施例提出一种新的精密减速机，改变偏心轴和行星轮之间的配合方式，以解决RV减速机和IGB减速机存在的上述问题。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

本实用新型实施例提供一种精密减速机，与现有的RV减速机相同，参照图1所示，该精密减速机包括：

行星齿轮组件10；

摆线针轮组件20，位于行星齿轮组件10输出端；

偏心轴30，行星齿轮组件10和摆线针轮组件20通过偏心轴30传动连接。偏心轴30具有位于两端之间的偏心圆31、32，偏心轴30的一端与行星齿轮组件10的输出端连接，同时在偏心圆31、32的位置与摆线针轮组件20传动连接。

其中，行星齿轮组件10包括：与输入轴S1同轴连接的太阳轮11，以及布置于太阳轮11周围且与太阳轮11啮合的行星轮12。偏心轴30与行星轮12一一对应且同轴连接。也就是说，偏心轴30的数目与行星轮12的数目相同。

摆线针轮组件20包括摆线轮21、套设于摆线轮21外的针齿壳22，以及设于针齿壳22内周面且沿轴向均匀排列的滚针23。针齿壳22与输入轴S1同轴，摆线轮21外周面的齿与滚针23偏心接触。其中，滚针23的数目比摆线轮21中齿的数目多一个。如图1中，摆线轮21具有沿轴向排列的两个，两个摆线轮21与滚针23的接触部位沿径向对称，以使得两个摆线轮21作为一个整体，具有与输入轴S1同轴的中心轴。

其中，每个摆线轮21中都开设有与偏心轴30的数目相同的通孔，且与偏心轴30一一对应，每根偏心轴30分别穿过对应的通孔。每根偏心轴30都具有两个偏心圆31、32，与摆线轮21一一对应。偏心圆31、32分别套设于对应的摆线轮21的通孔内。

其中，偏心圆31、32的中心轴与行星轮12的中心轴不重叠，当行星轮12转动时，偏心圆31、32相对于行星轮12的中心轴作偏心转动。当偏心圆31、32作偏心转动时，将推动摆线轮21发生转动。

偏心轴30的穿出摆线轮21的一端(即远离行星轮12的一端)与输出轴S2连接。

本实施例中，参照图2所示，偏心轴30具有用于与行星轮12连接的连接部33，沿垂直于偏心轴30的轴向方向，连接部33的截面形状为三角形，即连接部33的横截面形状为三角形。

相应地，行星轮12具有连接孔12a，沿垂直于偏心轴30的轴向方向，连接孔12a具有与连接部33相同的横截面的形状和大小。也就是说，连接部33的与连接孔12a都形成三棱柱的形状。

与RV减速机中采用花键连接的方式相比，本实施例的连接部33与行星轮12的连接孔12a采用三棱柱的形式，三棱柱的柱面可以采用拉刀、冷挤压或者精锻工艺形成，工艺难度和成本低。与IGB减速机中采用扁位连接的方式相比，三棱柱的配合面更加稳定，其在受到冲击时不容易发生偏移和变形，抗冲击性能好。

其中，连接部33和连接孔12a的横截面形状可以是等腰三角形、等边三角形或者直角三角形等。本实施例中，连接部33和连接孔12a的横截面形状为等边三角形。这样，一方面在加工时，各个边所采用的加工参数相同，可以减小其与偏心轴之间的定心误差，定心精度好；另一方面，三棱柱的配合面中，各个面的抗冲击性能相同，避免由于抗冲击性能的差异，导致抗冲击性能较弱的面发生磨损。

需要注意的是，本实施例中所称的三角形，指的是由三条边收尾相接而成的形状。其中每一条边都可以是直线，也可以是曲线。当三角形的三条边都是曲线时，则形成曲边三角形。

与三条边都是直线的三角形相比，横截面为曲边三角形的连接部33、连接孔12a之间配合时，配合面之间的紧密度更好；在受到转矩冲击时，配合面之间更不容易发生相对滑动，从而更能满足行星轮12和偏心轴30之间的无间隙传递。其中，曲面可以是圆弧面或者类圆弧面等。

本实施例中，如图3所示，连接部33、连接孔12a的横截面均为曲边三角形，并且在三角形的横截面内，经过三角形的重心的各条直线的长度相等。这样，偏心轴30的连接部33、行星轮12的连接孔12a均形成为三棱等距柱面。那么，当连接部33与连接孔12a配合时，两者的紧密程度达到最佳。

其中，图3所示为三棱等距柱面沿垂直于轴向方向的截面图，该截面曲线称为三棱等距曲线，其曲线方程如下：

公式一： $x=\frac{Dm}{2}\×cos\mathrm{\γ}-2\×e\×cos\left(2\mathrm{\γ}\right)+e\×cos\left(4\mathrm{\γ}\right)$

公式二： $y=\frac{Dm}{2}\×sin\mathrm{\γ}+2\×e\×sin\left(2\mathrm{\γ}\right)+e\×sin\left(4\mathrm{\γ}\right)$

其中，0≤γ≤2π。

其中，结合图3所示，以三棱等距曲线的中心为坐标系的原点，x代表三棱等距曲线中各个点的横坐标；y代表三棱等距曲线中各个点的纵坐标；γ三棱等距曲线中各个点与原点的连线与X轴正方向之间的夹角。

Dm代表连接部的径向最大尺寸；2e代表最大偏心量，即三棱等距曲面中各点与其中心(或原点)之间的最大距离与最小距离的差值。

在设计三棱等距曲线时，先根据偏心轴30需要承受的最大扭矩确定Dm以及偏心量e，然后将Dm、e的值代入公式一、公式二，从而得到三棱等距曲线中各点的横坐标和纵坐标，得到三棱等距曲线。

其中，偏心轴30需要承受的扭矩越大，Dm的值越大，偏心量e的值越小。

根据三棱等距柱面的特性，连接部33与连接孔12a通过三棱等距柱面配合时，在转矩的作用下，连接部33与连接孔12a之间具有沿周向的圆弧接触面，相比于扁位接触的方式，其在受转矩时能够保持更大的受力面积，两者之间产生的变形和间隙更小，因此能够承受更大的扭矩，保证足够的抗冲击性能。另外，三棱等距柱面配合时，受转矩作用时，受力方向朝向中心，因此可以避免中心轴在转矩作用下发生偏离，从而保证定心精度不会影响。

其中，连接部33、连接孔12a的横截面中，三角形的相邻两边相交部位为圆角。也就是说，相邻的两边之间平滑过渡，两边的相交部位无尖锐顶角，这样可以避免应力集中，避免配合面在两边相交部位发生磨损。

精密减速机中还包括用于提供支撑的第一支撑盘41和第二支撑盘42，其中一个位于行星齿轮组件10一侧、且开设有用于容纳行星齿轮组件10的容纳孔，另一个位于摆线针轮组件20与行星齿轮组件10相背的一侧，即摆线针轮组件20的外侧。

一方面，偏心轴30沿轴向靠近输入轴S1的一端伸出行星轮12，且通过轴承支撑在第一支撑盘41上，第一支撑盘41与输入轴S1同轴且同时通过轴承来支撑输入轴S1。另一方面，偏心轴30靠近输出轴S2的一端伸出摆线轮21，且通过轴承支撑在第二支撑盘42上。第二支撑盘S2与输出轴S2同轴连接，并作为输出端。

下面简单介绍精密减速机的工作原理。

如图1，将针齿壳22固定；

首先，输入轴S1与驱动电机连接，向行星齿轮组件10输入一定的电机转速N0，并通过太阳轮11、行星轮12后传递至偏心轴30。其中，电机转速N0经由行星齿轮组件10进行第一级减速，转化为一级转速N1。

其次，一级转速N1经由偏心轮30的偏心圆31、32传递至摆线针轮组件20的摆线轮21。由于，偏心圆31、32相对于行星轮12的中心轴作偏心转动。这里，将偏心圆31、32的绕其中心轴的转动称为自转。

当偏心圆31、32自转时，摆线轮21也相对于输入轴S1的中心轴作偏心转动，且摆线轮21的转动方向与偏心圆31、32的转动方向相反。其中，针齿壳22中滚针23的数目比摆线轮21的齿多一个，当偏心轴30转动一周时，摆线轮21会沿相反的方向转动一个齿的角度。同时，摆线轮21的转动将带动偏心轴30围绕摆线轮21的中心轴转动，称为公转。

最后，偏心轴30与输出轴S2连接，并将其公转传递给输出轴S2。可见，偏心轴30输入端的一级转速N1经过摆线齿轮减速机20进行第二级减速，转化为偏心轴30输出端的公转转速，称为二级转速为N2，并通过输出轴S2输出，形成输出转速。由于摆线轮21的转动中心轴与输入轴S1同轴，则偏心轴30公转的转动中心轴也与输入轴S1同轴。只要输出轴S2与输入轴S1同轴，则输出转速与输入的电机转速N0同轴。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种精密减速机，包括沿动力传递方向依次传动连接的行星齿轮组件、摆线针轮组件，所述行星齿轮组件和所述摆线针轮组件通过偏心轴传动连接，所述偏心轴和所述行星齿轮组件的行星轮一一对应连接；

其特征在于，所述偏心轴具有用于与所述行星轮连接的连接部，沿垂直于所述偏心轴的轴向方向，所述连接部的截面形状为三角形；

所述行星轮具有连接孔，沿垂直于所述偏心轴的轴向方向，所述连接孔具有与所述连接部相同的截面形状和大小。

2.如权利要求1所述的精密减速机，其特征在于，所述三角形为等边三角形。

3.如权利要求2所述的精密减速机，其特征在于，所述三角形为曲边三角形。

4.如权利要求3所述的精密减速机，其特征在于，所述三角形内，经过所述三角形的重心的各条直线的长度相等。

5.如权利要求1-4中任一项所述的精密减速机，其特征在于，所述三角形的相邻两边相交部位为圆角。