CN206563060U - 一种椭圆滚道活齿传动机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的一种椭圆滚道活齿传动机构，包括置于机架、滚子保持架、滚子，内齿滚道轮和椭圆轮。采用椭圆轮和内齿滚道轮代替了已有的双圆弧轮与内齿轮。通过全部为刚性的部件同轴组装及少齿差传动形式，以旋转的椭圆轮作为输入部件，推压滚子在内齿滚道轮上的曲面啮合，使滚子沿固定的轨迹行进，同时推动滚子保持架转动。此结构的曲线契合度高，冲击小，克服了双圆弧轮与内齿轮轮廓在复合运动下不匹配的问题。在大传动比的情况下，可减半使用滚子数量，保证了滚子保持架的刚度。传动比单级为3－48，双级达9－2304。输出有自锁性，回程间隙小，传动精度高、运动平稳且容易制造和维修。用于机器人、冶金、矿山、轻工、纺织、起重运输领域。
Description
技术领域
本实用新型属于活齿传动机构，涉及一种椭圆滚道活齿传动机构。
背景技术
随着经济结构的调整与转型升级，以及工业机器人2.0时代的开启，研发与生产的高精度产品将格外的重要。它可以提高自动化程度及制造高精度的机器人。随着高精度的机器人产业规模的扩大，具有高精度，回转误差小等特点的减速机将会发挥重要作用。
目前，少齿差的传动装置中，应用广泛的有谐波齿轮传动机构和摆线针轮传动机构。谐波齿轮传动机构具有传动比大，运动平稳的特点。但是，核心部件柔轮容易产生周期性变形，且传动比下限较高，制造难度较大，成本高。
中国专利2002年10月23日公开了名称为“一种刚性可移式谐波齿轮传动机构”CN2517907Y的专利，用双圆弧轮，活齿，活齿架和内齿轮这些刚性部件连接。通过控制活齿的的移动，传递运动和动力最终实现了减速的目的。用活齿与内齿轮代替谐波减速器上的柔轮与刚轮，克服了柔轮在加工复杂与寿命短的缺点，同时又可获得较大的传动比。
但是刚性可移式谐波齿轮传动机构运转时，只有活齿在纯滚动的条件下，双圆弧轮才会与内齿轮的不完全内摆线轮廓相对应。而在实际的复合运动中，存在着间隙和摩擦，很难实现纯滚动，所以会造成运转不稳定的情况。而且传动比较大时，过多的活齿导致机构体积大、输出扭矩的活齿架刚度降低，承载能力下降等问题。
发明内容
为了解决已有技术存在的问题，本实用新型提供的一种椭圆滚道活齿传动机构包括置于机架滚子保持架、滚子，内齿滚道轮和椭圆轮；所述的：
滚子保持架为圆环状零件，在圆环上均匀分布径向槽，滚子均放置在滚子保持架的径向槽内且间隙配合，其中，滚子为滚柱或滚珠，滚子的数量Z1为：
Z1=2i/2n，
式中，n为0、1或2， i是减速传动比；
滚子的表面与滚子保持架和椭圆轮线接触；
所述的内齿滚道轮的轮廓曲线是滚子运动的包络线，内齿滚道轮4的轮廓曲线通过少齿差的形式与滚子啮合，其节数为
，
i是减速传动比。
所述的椭圆轮的截面曲线为标准椭圆，方程为：
式中，a ＞b＞0，a-b < 2r，r为滚子的半径；
椭圆轮的侧面推动滚子保持架上的径向槽内的滚子，使其沿内齿滚道轮内的曲面运动，同时作为输出的滚子保持架在滚子的推动下旋转，滚子作为力矩的传导部件；
实际运转时，椭圆轮旋转推压滚子在内齿滚道轮的曲面上运动，使滚子的位置相对中线发生角度变化，并推动滚子保持架以小角速度输出。
所述的减速传动比i定义如下：椭圆轮（5）运转时，椭圆曲线的长轴点与短轴点分别对应内齿滚道轮（4）的曲线上的远点与近点，旋转的滚子保持架（2）因长轴和短轴之间的变化推压滚子（3）与少齿差的内齿滚道轮（4）上的曲面啮合，而使滚子保持架（2）与滚子（3）相对原来位置分别产生了不同的角度变化，角度变化值的比值就是传动比i；
输出自锁性定义如下：当只有滚子保持架（2）受外力旋转时，由于配合间隙小，滚子（3）卡在椭圆轮（5）与内齿滚道轮（4）之间，不能使椭圆轮（5）转动，此为输出自锁性。
有益效果：本实用新型提供的一种椭圆滚道活齿传动机构包括置于机架、滚子保持架、滚子，内齿滚道轮和椭圆轮。本实用新型采用椭圆轮和内齿滚道轮代替了已有的双圆弧轮与内齿轮。通过全部为刚性的部件同轴组装及少齿差传动形式，以旋转的椭圆轮作为输入部件，推压滚子在内齿滚道轮上的曲面啮合，使滚子沿固定的轨迹行进，同时推动滚子保持架转动。此结构的曲线契合度高，冲击小，克服了双圆弧轮与内齿轮轮廓在复合运动下不匹配的问题。在大传动比的情况下，可以减半使用滚子的数量，增加了内滚子保持架槽与槽的间距，保证了内滚子保持架的刚度，在相同的负载下，保持了结构的简单协调、并且体积更加小巧。而且，运转中有多处滚子同时啮合，并且所有部件均为刚性，承载能力大。传动比范围单级为3－48，双级可达9－2304。输出具有自锁性，回程间隙小。结构紧凑，具有同轴性。传动精度高、运动平稳且加工简单、容易制造且便于维修。可以在机器人、冶金、矿山、轻工、纺织、起重运输以及军工等领域广泛应用，有巨大的社会和经济效益。
附图说明
图1为本实用新型的一种椭圆滚道活齿传动机构示意图。
图2为本实用新型的一种椭圆滚道活齿传动机构的内齿滚道轮曲线形成的示意图。
图3为本实用新型的一种椭圆滚道活齿传动机构的滚子啮入时的状态示意图。
图4为本实用新型的一种椭圆滚道齿传动机构的滚子啮出时的状态示意图。
图5为以本实用新型的一种椭圆滚道活齿传动机构制备的单级减速机的结构示意图的剖面视图。
具体实施方式
实施例1 如图1所示，本实用新型提供的一种椭圆滚道活齿传动机构包括置于机架1滚子保持架2、滚子3，内齿滚道轮4和椭圆轮5；所述的滚子保持架2为圆环状零件，在圆环上均匀分布径向槽，滚子3均放置在滚子保持架2的径向槽内且间隙配合，其中，滚子3为滚柱或滚珠，滚子3的数量Z1为：
Z1=2i/2n，
式中，n为0、1或2， i是减速传动比；
滚子3的表面与滚子保持架2和椭圆轮5线接触；
所述的内齿滚道轮4的轮廓曲线是滚子3运动的包络线，内齿滚道轮4的轮廓曲线通过少齿差的形式与滚子3啮合，其节数为
，
i是减速传动比。
所述的椭圆轮的截面曲线为标准椭圆，方程为：
式中，a ＞b＞0，a-b < 2r，r为滚子的半径；
椭圆轮5的侧面推动滚子保持架2上的径向槽内的滚子3，使其沿内齿滚道轮4内的曲面运动，同时作为输出的滚子保持架2在滚子3的推动下旋转，滚子3作为力矩的传导部件；
实际运转时，椭圆轮5旋转推压滚子3在内齿滚道轮4的曲面上运动，使滚子3的位置相对中线发生角度变化，并推动滚子保持架2以小角速度输出。
如图2所示，椭圆轮5的椭圆曲线以坐标原点O逆时针方向转动角度θ，原点O在输入轴6与输出轴16的中心线上，滚子3的圆在椭圆曲线上同向运转，其位置相对坐标原点O角度变化为θ/i，此时，运动的滚子3的圆心形成了固定轨迹BB′B″B1，滚子3的圆周的包络线M M′ M″M1就是内齿滚道轮4的截面曲线。
下面说明滚子3的啮合运动原理：
如图3所示，椭圆轮5旋转的长轴推动滚子3与内齿滚道轮4的内曲线短点啮合，为滚子3啮入，滚子3在内齿滚道轮4的曲面上运动，并产生推力F1，使滚子保持架2转动；进而，滚子3与内齿滚道轮4的内曲线远点啮合，为滚子3啮合，滚子3在内齿滚道轮4的曲面上运动，滚子保持架2转动；如图4所示，滚子3离开内齿滚道轮4的远点，为滚子3啮出，由于滚子保持架2、滚子3、内齿滚道轮4、椭圆轮5四部件之间为间隙配合，此时滚子3与内齿滚道轮4不接触，滚子保持架2推动滚子3继续运转，产生的阻力为f1；滚子保持架2使滚子3与内齿滚道轮4的内曲线短点脱离，为滚子3脱离；此为一个周期，周而往复。
所述的减速传动比i定义如下：椭圆轮（5）运转时，椭圆曲线的长轴点与短轴点分别对应内齿滚道轮（4）的曲线上的远点与近点，旋转的滚子保持架（2）因长轴和短轴之间的变化推压滚子（3）与少齿差的内齿滚道轮（4）上的曲面啮合，而使滚子保持架（2）与滚子（3）相对原来位置分别产生了不同的角度变化，角度变化值的比值就是传动比i；
输出自锁性定义如下：当只有滚子保持架（2）受外力旋转时，由于配合间隙小，滚子（3）卡在椭圆轮（5）与内齿滚道轮（4）之间，不能使椭圆轮（5）转动，此为输出自锁性。
实施例2 以实施例1的一种椭圆滚道活齿传动机构制备的单级减速机的结构如下：
如图5所示，滚子保持架2为圆环状零件，在圆环上均匀分布径向槽，其数量等于滚子数，并与滚子做间隙配合；滚子保持架2置于机架1内，输出轴16右端通过螺钉与滚子保持架2的左端连接，输出轴16并与置于机架1的中央的圆孔内的输出轴承12连接，
密封垫13置于密封端盖14和机架1接触面上，输出轴16用密封圈15密封，再用螺钉把密封端盖14与机架1连接；
滚子3的表面与滚子保持架2和椭圆轮5线接触；椭圆轮5的侧面推动滚子保持架2上的径向槽内的滚子3，使其沿内齿滚道轮4内的曲面运动，同时作为输出的滚子保持架2在滚子3的推动下旋转，滚子3作为力矩的传导部件；
实际运转时，椭圆轮5旋转推压滚子3在内齿滚道轮4的曲面上运动，使滚子3的位置相对中线发生角度变化，并推动滚子保持架2以小角速度输出。
椭圆轮5通过连接键9与输入轴6连接，椭圆轮5左端用卡簧10与输入轴6固定；
输入轴6的左端部与轴承11连接，轴承11与输出轴16的右端中央的圆形凹槽连接。
后盖7的左端与内齿滚道轮4的右端接触，内齿滚道轮4的左部置于机架1的右部的圆槽内且与滚子3接触，通过螺钉把后盖7、内齿滚道轮4与机架1固定连接起来；
密封轴承8置于后盖7的圆形凹槽内使其左端与椭圆轮5的右端面接触；
输入轴6通过连接键9与椭圆轮5连接，并且还与密封轴承8连接；
所述的椭圆轮（5）的截面曲线为标准椭圆，方程为：
式中，a ＞b＞0，a-b < 2r，r为滚子的半径；
输入轴6与输出轴16的中心线共线，所述椭圆轮5以该中心线转动，椭圆轮5的侧面推动滚子保持架2上的径向槽内的滚子3，使其沿内齿滚道轮4内的曲面运动，同时作为输出的滚子保持架2在滚子3的推动下旋转；
椭圆轮5的侧面推动滚子保持架2上的径向槽内的滚子3，使其沿内齿滚道轮4内的曲面运动，同时作为输出的滚子保持架2在滚子3的推动下旋转，滚子3作为力矩的传导部件；
实际运转时，椭圆轮5旋转推压滚子3在内齿滚道轮4的曲面上运动，使滚子3的位置相对中线发生角度变化，并推动滚子保持架2以小角速度输出。
当只有滚子保持架2受外力旋转时，由于配合间隙小，滚子3卡在椭圆轮5与内齿滚道轮4之间，不能使椭圆轮5转动，具有输出自锁性。传动比范围单级为3－48，双级可达9－2304。
Claims (2)
1.一种椭圆滚道活齿传动机构，其特征在于，包括置于机架（1）滚子保持架（2）、滚子（3），内齿滚道轮（4）和椭圆轮（5）；所述的滚子保持架（2）为圆环状零件，在圆环上均匀分布径向槽，滚子（3）均放置在滚子保持架（2）的径向槽内且间隙配合，其中，滚子（3）为滚柱或滚珠，滚子（3）的数量Z1为：
Z1=2i/2n，
式中，n为0、1或2， i是减速传动比；
滚子（3）的表面与滚子保持架（2）和椭圆轮（5）线接触；
所述的内齿滚道轮（4）的轮廓曲线是滚子（3）运动的包络线，内齿滚道轮（4）的轮廓曲线通过少齿差的形式与滚子（3）啮合，其节数为
i是减速传动比；
所述的椭圆轮（5）的截面曲线为标准椭圆，方程为：
式中，a ＞b＞0，a-b < 2r，r为滚子的半径；
椭圆轮（5）的侧面推动滚子保持架（2）上的径向槽内的滚子（3），使其沿内齿滚道轮（4）内的曲面运动，同时作为输出的滚子保持架（2）在滚子（3）的推动下旋转，滚子（3）作为力矩的传导部件；
所述的减速传动比i定义如下：椭圆轮（5）运转时，椭圆曲线的长轴点与短轴点分别对应内齿滚道轮（4）的曲线上的远点与近点，旋转的滚子保持架（2）因长轴和短轴之间的变化推压滚子（3）与少齿差的内齿滚道轮（4）上的曲面啮合，而使滚子保持架（2）与滚子（3）相对原来位置分别产生了不同的角度变化，角度变化值的比值就是传动比i；
输出自锁性定义如下：当只有滚子保持架（2）受外力旋转时，由于配合间隙小，滚子（3）卡在椭圆轮（5）与内齿滚道轮（4）之间，不能使椭圆轮（5）转动，此为输出自锁性。
2.根据权利要求1所述的一种椭圆滚道活齿传动机构，其特征在于结构如下：
滚子保持架（2）为圆环状零件，在圆环上均匀分布径向槽，其数量等于滚子数，并与滚子做间隙配合；滚子保持架（2）置于机架（1）内，输出轴（16）右端通过螺钉与滚子保持架（2）的左端连接，输出轴（16）并与置于机架（1）的中央的圆孔内的输出轴承（12）连接，密封垫（13）置于密封端盖（14）和机架（1）接触面上，输出轴（16）用密封圈（15）密封，再用螺钉把密封端盖(14)与机架（1）连接；
滚子（3）的表面与滚子保持架（2）和椭圆轮（5）线接触；椭圆轮（5）的侧面推动滚子保持架（2）上的径向槽内的滚子（3），使其沿内齿滚道轮（4）内的曲面运动，同时作为输出的滚子保持架（2）在滚子（3）的推动下旋转，滚子（3）作为力矩的传导部件；
椭圆轮（5）通过连接键（9）与输入轴（6）连接，椭圆轮（5）左端用卡簧（10）与输入轴（6）固定；
输入轴（6）的左端部与轴承（11）连接，轴承（11）与输出轴（16）的右端中央的圆形凹槽连接；
后盖（7）的左端与内齿滚道轮（4）的右端接触，内齿滚道轮（4）的左部置于机架（1）的右部的圆槽内且与滚子（3）接触，通过螺钉把后盖（7）、内齿滚道轮（4）与机架（1）固定连接起来；
密封轴承（8）置于后盖（7）的圆形凹槽内使其左端与椭圆轮（5）的右端面接触；
输入轴（6）通过连接键（9）与椭圆轮（5）连接，并且还与密封轴承（8）连接；
所述的椭圆轮（5）的截面曲线为标准椭圆，方程为：
式中，a ＞b＞0，a-b < 2r，r为滚子的半径；
输入轴（6）与输出轴（16）的中心线共线，所述椭圆轮（5）以该中心线转动，椭圆轮（5）的侧面推动滚子保持架（2）上的径向槽内的滚子（3），使其沿内齿滚道轮（4）内的曲面运动，同时作为输出的滚子保持架（2）在滚子（3）的推动下旋转；
椭圆轮（5）的侧面推动滚子保持架（2）上的径向槽内的滚子（3），使其沿内齿滚道轮（4）内的曲面运动，同时作为输出的滚子保持架（2）在滚子（3）的推动下旋转，滚子（3）作为力矩的传导部件；
输出自锁性定义如下：当只有滚子保持架（2）受外力旋转时，由于配合间隙小，滚子（3）卡在椭圆轮（5）与内齿滚道轮（4）之间，不能使椭圆轮（5）转动，此为输出自锁性。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111237429A (zh) * | 2020-03-15 | 2020-06-05 | 河南烛龙高科技术有限公司 | 一种拆分式组合齿面滚道活齿传动轮 |
| CN111895059A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-11-06 | 深圳市泉锲科技有限公司 | 一种减速机的成型设计方法 |
| CN113062962A (zh) * | 2021-04-12 | 2021-07-02 | 王踊 | 防翻滚推力滚齿齿轮和使用此种齿轮的传动装置 |
| WO2023097802A1 (zh) * | 2021-11-30 | 2023-06-08 | 重庆大学 | 复波式活齿减速器内齿廓设计方法及两级减速器 |
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