CN205824095U - 一种共轭波动传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种共轭波动传动装置，与行星传动类似，包含一机体外壳，一以输入偏心轴套和轴套上的轴承及轴承上的行星齿轮所构成的行星机构，一装置于外壳机体两侧之法兰等三部分构件。当行星机构转动时，行星齿轮依序激动啮合外环的内齿环，依循共轭包络曲线传动，啮合齿的轮廓均为较易加工之简单曲线。固定三个构件中任一组件，另外两个互为主、从动件，可实现内外转之减速、增速或微动传动，且能避免齿轮啮合时产生顶切或尖角现象，以改善传动所产生的噪音、温升及其精度，轻薄短小，是一种新型的减速传动装置。

Description

一种共轭波动传动装置

技术领域

本实用新型涉及机械设备配件技术领域，具体涉及一种变速传动装置。

背景技术

目前，随着伺服控制技术日新月异，转数更高，用途越趋丰富，对于其搭配的传动装置的要求也更趋严格，实际应用中如机械手臂、机器人、精密控制及背隙需求精准的连控装置，都需配套高精度及多功能的传动装置。目前市面上的此类传动装置普遍不少缺点，如，由于摆线传动技术的针销齿不能为零，只能以等距曲线近似取代齿廓曲线，因此尖角和顶切限象必然存在，针销齿直径太大(6mm以上，须附加轴套)，等距传动曲线交接处过渡圆弧自然缩小，易发生顶切现象，导致传动噪音分贝大、温升高；针销齿直径太小 (6mm以下)，等距传动曲线交接处过渡圆弧变大，易发生尖角现象，这些干涉现象，均使传动质量受到影响，造成传动不平稳，振动、噪音等都无法控制达到理想状态，从而使得传统的传动装置不能完美地实现传动输出过程。

已知技术的啮合传动是基于一发生圆G于基圆C上作无滑动滚动，圆上一固定点A1滚动所产生的轨迹是A1、A2、A3，称为普通外摆线，如图2所示。若将此点置于发生圆G内为A4点，那么 A4点的轨迹A4、A5、A6称为短幅外摆线，如图3所示。短幅外摆线在连接处有一小段过渡圆弧，能使传动平稳，冲击较小，可作为摆线传动近似理论曲线，实际应用上齿廓曲线并不是短幅外摆线，而是它的等距曲线，如图4所示，因为针销齿22的直径不可能为零，无法符合摆线齿廓的基本定律，在固定内齿环齿轮节径和偏心距e可变动之行星齿轮节径下，短幅外摆线连接处圆弧是不可能完全吻合的，必然产生干涉现象，无法达到理想状态。

已知摆线传动技术的针销齿22既不能为零，只能以等距曲线近似取代齿廓曲线，因此尖角和顶切限象必然存在，针销齿22直径太大(6mm以上，须附加轴套)，等距传动曲线交接处过渡圆弧自然缩小，易发生顶切现象，如图5所示，导致传动噪音分贝大、温升高，针销齿22直径太小 (6mm以下)，等距传动曲线交接处过渡圆弧变大，易发生尖角现象，如图6所述，这些干涉现象，均使传动质量受到影响。

摆线针轮传动之针销齿22和附加的轴套是独立个体，非连贯性的环状摆线齿连结，在相同节径下，为了结构的强度，针销齿径不能太小，因而无法容纳较多的针销齿，高速比不可多得，反之低速比中的针销径较大，基于摆线传动齿差的特性，无法以多枚齿差缩小它的针销径，更不利于传动，干涉现象势所必然。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种共轭减速传动机构，该机构利用共轭包络曲线取代传统等距曲线的摆线传动，避免齿轮啮合时产生顶切或尖角现象，以改善传动所产生的噪音、温升及其精度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种共轭波动传动装置，包括一机体外壳，壳内铣有太阳齿轮，机体外壳左右具有置放滚珠轴承或接触角轴承的区位，轴承内部分别安置左侧法兰和右侧法兰；一激波器，包括入力偏心轴套、滚珠轴承和行星齿轮，对称两只行星齿轮置放于中间的入力偏心轴套上，左侧法兰连接有载体销，载体销穿过行星齿轮止于右侧法兰，齿轮啮合后的公转转速经由载体销由两侧法兰输出。

进一步地，所述行星齿轮的齿与齿之间的过渡为共轭圆弧，齿的表面也为圆弧结构；所述太阳齿轮的齿与齿之间的过渡为固定圆弧，齿的表面也为圆弧结构。

进一步地，行星齿轮的齿数比内齿环的齿数少一齿，内齿环的齿直径也大于行星齿轮的齿直径。

进一步地，所述行星齿轮在共轭啮合内齿环状态下，其中心与内齿环的中心相互重叠。

进一步地，所述内齿环的齿为连贯的齿形，相邻的齿与齿之间为固定圆弧连接。

进一步地，右侧法兰中半数螺孔为贯穿沉头孔，半数螺孔为攻牙沉头孔，左右法兰以固定螺栓通过行星齿轮连结，固定螺栓调整两只滚珠轴承或接触角轴承的角度，并以止动螺栓连结。左侧法兰和右侧法兰可同步自由转动，固定螺栓和止动螺栓于传动中并不触及行星齿轮。

进一步地，左侧滚珠轴承或接触角轴承和入力偏心轴套两侧皆置放油封。

本实用新型与行星传动类似，包含机体外壳、以输入偏心轴套和轴套上的轴承及轴承上的行星齿轮所构成的行星机构、装置于机体外壳两侧的法兰等三部分构件。行星齿轮依序激动啮合外环的内齿环，依循共轭包络曲线传动，啮合齿的轮廓均为较易加工的简单曲线。固定三个构件中任一组件，另外两个互为主、从动件，可实现内外转之减速、增速或微动传动，轻薄短小，传动平稳、精度高、噪音小，是一种新型的减速传动装置。

附图说明

图1为本实用新型典型实施方式纵剖面图；图2为显示传统普通外摆线状态线图；

图3为显示传统短幅外摆线状态线图；

图4为显示传统摆线等距曲线传动状态线图；

图5为针销齿固定时齿廓出现顶切状态线图；

图6为针销齿固定时齿廓出现尖角状态线图；

图7为过渡圆弧产生顶切现象状态线图；

图8为过渡圆弧产生尖角现象状态线图；

图9为本实用新型行星齿轮啮合太阳齿轮平面示意图；

图10为本实用新型将尖角现象经适当修整后的共轭圆弧状态线图；

图11为本实用新型将顶切现象经适当修整后的共轭圆弧状态线图；

图12为本实用新型太阳齿轮齿间固定圆弧几何图形构成的状态图。

图中，10为机体外壳，11为入力偏心轴套，12为右侧法兰，13为固定螺栓，14为间隔环，15为太阳齿轮，16为行星齿轮，17为左侧法兰，18为滚珠轴承，19为载体销，20为油封，21为行星齿，22为针销齿，23为过渡圆弧，24为共轭圆弧，25为止动螺栓，26为接触角轴承；e为偏心距，G为发生圆，C为基圆，A为太阳齿轮节半径，y为行星齿轮节半径，g为间隙，gl为2倍(间隙+背隙)，gb为顶切量，bh为背隙，dg为针销齿直径，dr为行星齿直径，Dc为基圆直径，Dt为摆线齿顶圆直径，df1为过渡圆弧直径，df2为共轭圆弧直径，df3为太阳齿轮齿底圆。

具体实施方式

本实施例中，参照图1、图10和图11，所述共轭波动传动装置，包括一机体外壳10，壳内铣有太阳齿轮15，即内齿环，机体外壳10左右具有置放滚珠轴承或接触角轴承26的区位，轴承内部分别安置左侧法兰17和右侧法兰12；一激波器，包括入力偏心轴套11、滚珠轴承18和行星齿轮16，对称两只行星齿轮16置放于中间的入力偏心轴套11上，左侧法兰连接有载体销19，载体销19穿过行星齿轮16止于右侧法兰12，齿轮啮合后的公转转速经由载体销19由两侧法兰输出。

所述行星齿轮16的齿与齿之间的过渡为共轭圆弧24，齿的表面也为圆弧结构；所述太阳齿轮15的齿与齿之间的过渡为固定圆弧，齿的表面也为圆弧结构。

行星齿轮16的齿数比内齿环的齿数少一齿，内齿环的齿直径也大于行星齿轮16的齿直径。

所述行星齿轮在共轭啮合内齿环状态下，其中心与内齿环的中心相互重叠。

所述内齿环的齿为连贯的齿形，相邻的齿与齿之间为固定圆弧连接。

右侧法兰12中半数螺孔为贯穿沉头孔，半数螺孔为攻牙沉头孔，左右法兰以固定螺栓13通过行星齿轮16连结，固定螺栓13调整两只滚珠轴承18或接触角轴承26的角度，并以止动螺栓25连结。左侧法兰17和右侧法兰12可同步自由转动，固定螺栓13和止动螺栓25于传动中并不触及行星齿轮16。

左侧滚珠轴承或接触角轴承26和入力偏心轴套11两侧皆置放油封20。

固定机体外壳10，转动行星机构，激动行星齿轮16和内齿环依共轭定义传动啮合，左侧法兰17和右侧法兰12异向同步减速转动；固定左侧法兰17或右侧法兰12，转动行星机构，机体外壳10同向减速转动；固定机体外壳10，转动左侧法兰17或右侧法兰，输入偏心轴套11异向增速转动；固定任意法兰，转动机体外壳10，输入偏心轴套11异向微动。

本实用新型提出的共轭传动机构，主要是先决定扭矩，由此再估算出初略内齿环节径2A或行星齿轮节径2y，然后画出简略几何图形，选择图形于65—135度间，找出偏中位置两对啮合齿，列出相关方程式精算出啮合齿之偏心距，再以偏心距值算出中心距，由精确中心距来决定两者的直径，由于内齿环齿数永远大于行星齿轮齿数一齿，更由于偶数高速比传动加工的需求，所以行星齿直径通常要大于针销齿直径，从而于精确数据中，找出消除传动干涉的参数。

啮合齿偏心距和中心距的计算方程式如下，参照图9：

根据勾股定理列出 a b 和 a’ b’中心距的方程式，

ab= [(go’+ e-do)平方+(ad–bg)平方] 开平方

a’b’= [(g’o’+e- d’o)平方+(a’d’- b’g’)平方] 开平方

角度Ap、Ap1和Ap2，内齿环节圆半径A和行星齿轮节圆半径y为已知数，解联立方程式，得偏心距 e 将 e 代入前方程序中任一组可得中心距 ab 或 a’b’，验算中心距 ab 必等于 a’b’ (取小数点以下3位数)。

关于高速比顶切量gb，参照图7，可以过渡圆弧直径df1=dg+ 2e+2bh和行星齿径画弧交错，删除交错处，可得共轭传动曲线行星齿轮16的行星齿21齿廓曲线的共轭圆弧，参照图11；低速比传动中过渡圆弧23未能接触行星齿21，参照图8，并不表示齿轮无啮合，实际运转在啮合处将会卡死，无法动弹，因此共轭圆弧直径df2应以g1作修正，即df2=dg+2e+2gl，参照图10，高低速比的共轭包络传动曲线及行星齿轮16的传动轮廓就此产生。

内齿环的齿廓是固定的，较为简单，两齿间圆弧也是一种固定圆弧，因它没有偏心之故，不管是内转或外转，总是绕着机体中心旋转，内齿环和行星齿轮16一样，都是连贯的齿形轮廓，非独立的个体，它和摆线独立的针销齿22迥然不同，但在两个针销齿22间的固定圆弧，直径至少大于dr+2e+0.002y，几何图形画法较为简易，参照图12，以0为中心画弧和针销齿22圆弧相切，截取圆弧删除多余线条，即可求得共轭减速传动机构中内齿环共轭齿轮轮廓和连接的固定圆弧。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (6)

1.一种共轭波动传动装置，包括一机体外壳，壳内铣有太阳齿轮，机体外壳左右具有置放滚珠轴承或接触角轴承的区位，轴承内部分别安置左侧法兰和右侧法兰；一激波器，包括入力偏心轴套、滚珠轴承和行星齿轮，对称两只行星齿轮置放于中间的入力偏心轴套上，左侧法兰连接有载体销，载体销穿过行星齿轮止于右侧法兰，齿轮啮合后的公转转速经由载体销由两侧法兰输出。

2.根据权利要求1所述的共轭波动传动装置，其特征在于：所述行星齿轮的齿与齿之间的过渡为共轭圆弧，齿的表面也为圆弧结构；所述太阳齿轮的齿与齿之间的过渡为固定圆弧，齿的表面也为圆弧结构。

3.根据权利要求2所述的共轭波动传动装置，其特征在于：行星齿轮的齿数比内齿环的齿数少一齿，内齿环的齿直径也大于行星齿轮的齿直径。

4.根据权利要求3所述的共轭波动传动装置，其特征在于：所述行星齿轮在共轭啮合内齿环状态下，其中心与内齿环的中心相互重叠。

5.根据权利要求4所述的共轭波动传动装置，其特征在于：所述内齿环的齿为连贯的齿形，相邻的齿与齿之间为固定圆弧连接。

6.根据权利要求1所述的共轭波动传动装置，其特征在于：右侧法兰中半数螺孔为贯穿沉头孔，半数螺孔为攻牙沉头孔，左右法兰以固定螺栓通过行星齿轮连结，固定螺栓调整两只滚珠轴承或接触角轴承的角度，并以止动螺栓连结。