CN207454674U - 一种速差传动机构及速差减速机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械传动技术领域，提供了一种速差传动机构及速差减速机，其包括中心齿轮、外圈齿轮、定轴间轮和输出齿轮，中心齿轮通过定轴间轮带动外圈齿轮转动，外圈齿轮与定轴间轮和输出齿轮相啮合的部分和/或中心齿轮与所述定轴间轮和所述输出齿轮相啮合的部分具有不同的分度圆直径，从而形成一个分度圆差值，外圈齿轮和中心齿轮同时带动输出齿轮进行自转并围绕中心齿轮进行公转，输出齿轮公转的转速与中心齿轮的转速之比为该速差传动机构的速比，速比的大小与该差值成反比，该差值越小，速比越大，可根据需要选择该差值，以达到相应的速比大小，尤其适用于需要超大速比的情况，而不需要设置繁琐的多级减速传动，避免整体体积过于庞大，占用大量传动空间。

Description

一种速差传动机构及速差减速机

技术领域

本实用新型涉及机械传动技术领域，尤其涉及一种速差传动机构及速差减速机。

背景技术

减速机是机械传动的重要组成部分，随着机械化的发展，机械设备向着小型、高效、可靠、环保的方向发展，相应地，机械传动装置也向着小体积、大速比、高效率的方向发展。现有技术中，减速机一般包括齿轮减速机、行星齿轮减速机、摆线针轮减速机、谐波减速机和涡轮涡杆减速机等。其中，齿轮减速机具有体积小，传递扭矩大的特点，但单级速比小；行星齿轮减速机结构比较紧凑，回程间隙小，精度较高的特点，但比速较小(单级比速为3～10)；摆线针轮减速机虽然可达到相对较大的速比(9～87)，但结构复杂；谐波减速机也能达到较大的比速(单级50～300)及较强的承载能力，但实际使用时，其柔轮易于产生疲劳破坏而损坏；涡轮涡杆减速机虽然也具有较大的减速比，但传动效率差。以上列举的几种减速机，还有一个共同的缺点，就是，速比与体积之间的矛盾关系，具体来说，当所需速比较大的时候，尤其是需要实现大功率大速比的情况下，则需要设计多级减速传动，使得减速机整体零部件繁多，整体体积会相当庞大，这不仅占据了大量的空间，不利于机械传动装置向小体积、大速比、高效率的方向发展，而且造成生产、装配等人力和物力成本的增加。

因此，需要针对上述现有技术中存在的问题，提供一种技术方案以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可实现大速比的速差传动机构及速差减速机。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

提供了一种速差传动机构，其包括中心齿轮、外圈齿轮、定轴间轮和输出齿轮，所述定轴间轮和所述输出齿轮沿所述中心齿轮轴向排列并同时与所述中心齿轮啮合，所述定轴间轮和所述输出齿轮同时与所述外圈齿轮啮合，所述中心齿轮通过所述定轴间轮带动所述外圈齿轮转动，所述外圈齿轮和所述中心齿轮同时带动所述输出齿轮进行自转并围绕所述中心齿轮进行公转，所述外圈齿轮与所述定轴间轮和所述输出齿轮相啮合的部分和/或所述中心齿轮与所述定轴间轮和所述输出齿轮相啮合的部分具有不同的分度圆直径。

作为上述技术方案的改进，还包括定轴轮架和输出轮架，所述外圈齿轮上设置有第一内齿圈和第二内齿圈，所述第一内齿圈和所述第二内齿圈沿所述外圈齿轮的轴向排布，所述外圈齿轮对应所述第一内齿圈和所述第二内齿圈的部分分别具有不同的分度圆直径，所述定轴间轮安装在所述定轴轮架上，所述定轴间轮设于所述中心齿轮和所述外圈齿轮之间，并与所述中心齿轮和所述第一内齿圈啮合，所述输出齿轮设置在所述外圈齿轮和所述中心齿轮之间，并与所述中心齿轮和所述第二内齿圈啮合，所述输出轮架与所述输出齿轮的轮轴固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括定轴轮架和输出轮架，所述中心齿轮包括第一圈轮齿和第二圈轮齿，所述第一圈轮齿和所述第二圈轮齿沿所述中心齿轮的轴向排布，所述中心齿轮对应所述第一圈轮齿和所述第二圈轮齿的部分分别具有不同的分度圆直径，所述定轴间轮安装在所述定轴轮架上，所述定轴间轮设于所述中心齿轮和所述外圈齿轮之间，并与所述中心齿轮的所述第一圈轮齿和所述外圈齿轮啮合，所述输出齿轮设置在所述外圈齿轮和所述中心齿轮之间，并与所述中心齿轮的所述第二圈轮齿和所述外圈齿轮啮合，所述输出轮架与所述输出齿轮的轮轴固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，包括若干个所述定轴间轮，所述定轴间轮沿所述中心齿轮的周向均匀排布。

作为上述技术方案的进一步改进，包括至少两个所述输出齿轮，所述输出齿轮沿所述中心齿轮周向均匀排布，所述输出轮架与所述输出齿轮的轮轴固定连接。

还提供了一种速差减速机，其包括上述的速差传动机构。

作为上述技术方案的改进，还包括外壳、输入轴和输出轴，所述输入轴与所述中心齿轮共线并固定连接或一体成型，所述输出轴与所述输出轮架固定连接或一体成型，所述输出轴与所述输出轮架的转动轴共线，所述速差传动机构设置在所述外壳内部。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括外壳、输入轴和输出轴，所述输入轴与所述定轴轮架固定连接或一体成型，所述输出轴与所述输出轮架固定连接或一体成型，所述速差传动机构设置在所述外壳内部。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种速差传动机构，其包括中心齿轮、外圈齿轮、定轴间轮和输出齿轮，其包括中心齿轮、外圈齿轮、定轴间轮和输出齿轮，中心齿轮通过定轴间轮带动外圈齿轮同向等线速度转动，外圈齿轮和中心齿轮同时带动输出齿轮进行自转并围绕中心齿轮进行公转，外圈齿轮与定轴间轮和输出齿轮相啮合的部分和/或中心齿轮与所述定轴间轮和所述输出齿轮相啮合的部分具有不同的分度圆直径，使得两部分的转动产生速差，形成速比，外圈齿轮和/或中心齿轮上设置两个不同分度圆直径部分的分度圆直径之的差值可通过外圈齿轮和/或中心齿轮的设计而实现，速比的大小与该差值成反比，该差值越小，速比越大，具体实施时，可根据需要选择该差值，以达到相应的速比大小，尤其适用于需要超大速比的情况，只需将差值设置得，可以达到相当大的速比，同时，该速差传动机构的整体尺寸变化小，而不需要设置繁琐的多级减速传动，避免整体体积过于庞大，占用大量传动空间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明：

图1为本实用新型速差传动机构的传动原理示意图；

图2为本实用新型速差传动机构第一个实施例的结构示意图；

图3为本实用新型第一个实施例中外圈齿轮的结构示意图；

图4为本实用新型第二个实施例中中心齿轮的结构示意图；

图5为本实用新型速差减速机一个实施例的内部结构示意图；

图6为图5所述速差减速机A-A处的剖视图；

图7为图5所述速差减速机B-B处的剖视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型中所涉及的上、下、左、右等方位描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。本实用新型中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

图1为本实用新型速差传动机构的传动原理示意图；参考图1，速差传动机构，包括中心齿轮1、外圈齿轮2、定轴间轮3、输出齿轮4，定轴间轮3和输出齿轮4沿中心齿轮1轴向排列并同时与中心齿轮1啮合，而且定轴间轮3和输出齿轮4同时与外圈齿轮2啮合。向中心齿轮1输入转速，使得中心齿轮1通过定轴间轮3带动外圈齿轮2反向转动，此时外圈齿轮2分度圆上的点与中心齿轮1分度圆上的点线速度相等，外圈齿轮2与定轴间轮3和输出齿轮4相啮合的部分和/或中心齿轮1与定轴间轮3和输出齿轮4相啮合的部分具有不同的分度圆直径，使得输出齿轮4在外圈齿轮2和中心齿轮1的作用下可进行自转并围绕中心齿轮1进行公转，该输出齿轮4公转的角速度与中心齿轮1的角速度的比值，即为本实用新型速差传动机构的速比。定轴间轮3通过定轴轮架5进行安装，输出齿轮4通过输出轮架6进行安装，输出轮架6可随输出齿轮4的公转而转动。利用本实用新型速差传动装置进行减速传动时，可通过将转速通过中心齿轮1进行输入，定轴轮架5固定，即可通过输出轮架6将转速进行输出，此时输出轮架6的转动轴与中心齿轮1的中心轴共线。还可以通过定轴轮架5将转速进行输入，同样通过输出轮架6将转速进行输出，此时定轴轮架5的转动中心轴与输出轮架6的转动中心轴可以设置为共线，也可以不共线，适用于输入与输出不同轴的情况。为了便于理解，可将该速差传动机构分为等速部分Ⅰ和速差部分Ⅱ,如图1所示，虚线框仅用于划分Ⅰ和Ⅱ两区域，图中左边为等速部分Ⅰ，右边为速差部分Ⅱ。

定义：

等速部分Ⅰ中心齿轮分度圆直径为D₁

等速部分Ⅰ外圈齿轮分度圆直径为D₂

速差部分Ⅱ输出齿轮公转轨迹直径为D₃

则等速部分Ⅰ中心齿轮分度圆周长为D₁π，输出齿轮圆心公转轨迹圆周长为D₃π。

(1)当中心齿轮在速差部分Ⅱ(即中心齿轮1与输出齿轮4相啮合的部分)的分度圆直径与其在等速部分Ⅰ(即中心齿轮1与定轴间轮3相啮合的部分)的分度圆直径存在差值x，外圈齿轮在速差部分Ⅱ与其在等速部分Ⅰ的分的分度圆直径相同时，速差部分Ⅱ中心齿轮分度圆周长与等速部分Ⅰ相差为xπ，此时，该速差传动机构的速比为：

可见，当x值越小，速比越大，只要控制x值足够小，该速差传动机构可达到相当大的速比，在工艺可行的基础上，可根据需要任意设置x值，即可得到所需速比。

(2)当速差部分Ⅱ的外圈齿轮(即外圈齿轮2与输出齿轮4相啮合的部分)分度圆直径与等速部分Ⅰ的中心齿轮(即外圈齿轮2与定轴间轮3相啮合的部分)分度圆直径存在差值y，中心齿轮1在速差部分Ⅱ与其在等速部分Ⅰ的分的分度圆直径相同时，中心齿轮1旋转一周时外圈齿轮2速差部分Ⅱ与其在等速部分Ⅰ的分度圆旋转弧长相差值为(D₁/D₂)πy，此时，该速差传动机构的速比为：

可见，当y值越小，速比越大，只要控制y值足够小，该速差传动机构可达到相当大的速比，在工艺可行的基础上，可根据需要任意设置y值，即可得到所需速比。

如果上述x值和y值都为0，即外圈齿轮2与定轴间轮3和输出齿轮4相啮合的部分和中心齿轮1与定轴间轮3和输出齿轮4相啮合的部分都具有相同的分度圆直径，则输出齿轮4不发生绕中心齿轮1的公转运动，仅进行自转。

图2为本实用新型速差传动机构第一个实施例的结构示意图，同时参考图1和图2，本实施例包括速差传动机构中心齿轮1、外圈齿轮2、定轴间轮3、输出齿轮4、定轴轮架5和输出轮架6。

其中，外圈齿轮2上设置有第一内齿圈21和第二内齿圈22，该第一内齿圈21和第二内齿圈22沿外圈齿轮2的轴向排布，外圈齿轮2对应该第一内齿圈21和第二内齿圈22的部分分别具有不同的分度圆直径，可通过设置不同的模数和/或齿数实现不同的分度圆直径，中心齿轮1上与定轴间轮3和输出齿轮4分别啮合的部分分度圆直径相同。定轴轮架5位置固定，定轴间轮3通过其轮轴安装在定轴轮架5上，定轴间轮3设于中心齿轮1和外圈齿轮2之间，并与中心齿轮1和第一内齿圈21啮合，输出齿轮4设置在外圈齿轮2和中心齿轮1之间，并与中心齿轮1和第二内齿圈22啮合。向中心齿轮1输入转速使其以一定角速度转动，中心齿轮1通过定轴间轮3和第一内齿圈21带动外圈齿轮2反向转动，外圈齿轮2对应第一内齿圈21部分分度圆上的点的线速度为v₂₁，中心齿轮1分度圆上的点线速度为v₁，此时v₂₁＝v₁，外圈齿轮转动时，第二内齿圈22的角速度ω₂₂与第一内齿圈21的角速度ω₂₁相等(ω₂₂＝ω₂₁)，由于二者具不同的分度圆直径，故此时外圈齿轮2对应第二内齿圈22部分的分度圆上的点的线速度为v₂₁，此时v₂₁≠v₂₁，v₂₁≠v₁，故输出齿轮4在第二内齿圈22和中心齿轮1的作用下可进行自转并围绕中心齿轮1进行公转，该公转的角速度ω₄与中心齿轮1的角速度ω的比值，即为该速差传动机构的速比，输出轮架6与输出齿轮4的轮轴固定连接并随着齿轮4的公转而转动，当第二内齿圈22的分度圆直径大于第一内齿圈21的分度圆直径，输出齿轮4的公转方向与中心齿轮1的转动方向相同，反之，输出齿轮4的公转方向与与中心齿轮1的转动方向相反。本实施例中，定轴间轮3的个数优选为3，以增加强度和稳定性，三者绕中心齿轮周向均匀排布；同理，输出齿轮4的个数优选为3，三者绕中心齿轮周向均匀排布。

图3为本实用新型第一个实施例中外圈齿轮的结构示意图，参考图3，外圈齿轮2上设置有第一内齿圈21和第二内齿圈22，该第一内齿圈21和第二内齿圈22沿外圈齿轮2的轴向排布，外圈齿轮2的外侧还设置有轴承安装台23，以便于安装和固定轴承。图中第一内齿圈21和第二内齿圈22中间设置有间隔区24，便于加工操作，实际操作中，第一内齿圈21和第二内齿圈22也可以是连续的结构。为了使第一内齿圈21和第二内齿圈22具有不同的分度圆直径，只需设置不同的模数和/或齿数即可，所以，在其中一个内齿圈不变的情况下，只需根据所需速比对应的分度圆差值设置另一个内齿圈的模数和/或齿数，在体积上不需做太大的变动，更不用增加数量，实现方式简单高效。

图4为本实用新型第二个实施例中中心齿轮的结构示意图，参考图4，本实用新型速差传动机构的第二个实施例与上述第一个实施例的不同之处在于，外圈齿轮2与定轴间轮3和输出齿轮4分别啮合的部分分度圆直径相同，而中心齿轮1包括第一圈轮齿11和第二圈轮齿12，第一圈轮齿11和第二圈轮齿12沿中心齿轮1的轴向排布，并且中心齿轮1对应第一圈轮齿11和第二圈轮齿12的部分分别具有不同的分度圆直径。

向中心齿轮1输入转速，中心齿轮1对应第一圈轮齿11处分度圆上的点的线速度为v₁₁，中心齿轮1对应第一圈轮齿11处分度圆上的点的线速度为v₁₂，由于中心齿轮1对应第一圈轮齿11和第二圈轮齿12的部分具有不同的分度圆直径，故转动时，v₁₁≠v₁₂，中心齿轮1的第一圈轮齿11带动定轴间轮3转动并带动外圈齿轮2反向转动，外圈齿轮2分度圆上的点的线速度为v₂，此时v₂＝v₁₁，故输出齿轮4在外圈齿轮2和中心齿轮1第二圈轮齿12的作用下可进行自转并围绕中心齿轮1进行公转，该公转的角速度ω₄与中心齿轮1的角速度ω的比值，即为该速差传动机构的速比，输出轮架6与输出齿轮4的轮轴固定连接并随着齿轮4的公转而转动，当第二圈轮齿12的分度圆直径大于第一圈轮齿11的分度圆直径时，输出齿轮4的公转方向与中心齿轮1的转动方向相同，反之，输出齿轮4的公转方向与与中心齿轮1的转动方向相反。

中心齿轮1包括第一圈轮齿11和第二圈轮齿12，第一圈轮齿11和第二圈轮齿12沿中心齿轮1的轴向排布，并且中心齿轮1对应第一圈轮齿11和第二圈轮齿12的部分分别具有不同的分度圆直径。图中第一圈轮齿11和第二圈轮齿12中间设置有间隔区13，便于加工操作，实际操作中，第一圈轮齿11和第二圈轮齿12也可以是连续的结构。为了使第一圈轮齿11和第二圈轮齿12具有不同的分度圆直径，只需设置不同的模数和/或齿数即可，所以，在其中一圈轮齿不变的情况下，只需根据所需速比对应的分度圆差值设置另一圈轮齿的模数和/或齿数，在体积上不需做太大的变动，更不用增加数量，实现方式简单高效。

本实用新型速差传动机构的第三个实施例与上述第一个实施例的不同之处在于，外圈齿轮2和中心齿轮1上对应与定轴间轮3和输出齿轮4啮合的部分均设置有不同的分度圆直径。具体的，外圈齿轮2上设置有第一内齿圈21和第二内齿圈22，该第一内齿圈21和第二内齿圈22沿外圈齿轮2的轴向排布，外圈齿轮2对应该第一内齿圈21和第二内齿圈22的部分分别具有不同的分度圆直径。中心齿轮1包括第一圈轮齿11和第二圈轮齿12，第一圈轮齿11和第二圈轮齿12沿中心齿轮1的轴向排布，并且中心齿轮1对应第一圈轮齿11和第二圈轮齿12的部分分别具有不同的分度圆直径。与上述一个实施例和第二个实施例同理，输出齿轮4在第二内齿圈22和第二圈齿轮12同时作用下产生自转和绕中心齿轮1的公转运动，该公转的角速度与中间齿轮的角速度的比值及为本实施例速差传动机构的速比，实现速差输出。

图5为本实用新型速差减速机一个实施例的内部结构示意图，图6为图5所述速差减速机A-A处的剖视图，图7为图5所述速差减速机B-B处的剖视图，同时参考图5-7，本实施例速差减速机包括外壳100、输入轴200、输出轴300和上述的速差传动机构。输入轴200与中心齿轮1共线并固定连接或一体成型，输出轴300与输出轮架6固定连接或一体成型，输出轴300与输出轮架6的转动轴共线，此时，输出轴300与输入轴200共线，速差传动机构设置在外壳100内部。

外壳100包括壳体110、第一端盖120和第二端盖130，第一端盖120和第二端盖130固定安装在壳体110两端，并与壳体110共同围成一个内腔140，输入轴200与第一端盖120之间通过第一轴承150进行承载，输出轴300与第二端盖130之间通过第二轴承160进行承载，第二轴承160通过压圈170和油封180向第二端盖130压紧。外圈齿轮2与内腔140的侧壁之间设置有用于承载外圈齿轮2的第三轴承190。

本实用新型速差减速机另一个实施例与图5所示实施例的不同之处在于，输入轴200与定轴轮架5固定连接或一体成型，此时，输出轴300与中心齿轮1共线，输入轴200与中心齿轮可以共线也可以不共线，所以，本实施例可以根据输入轴与输出轴共线或者不共线的情况进行相应的设置。

本实用新型外圈齿轮2上第一内齿圈21和第二内齿圈22的分度圆差值和/或中心齿轮1上第一圈轮齿11和第二圈轮齿12分度圆的差值可通过外圈齿轮和/或中心齿轮的设计而实现，速比的大小与该差值成反比，该差值越小，速比越大，具体实施时，可根据需要选择该差值，以达到相应的速比大小，尤其适用于需要超大速比的情况。当需要超大速比时，只需将该差值设置得足够小，即可以达到相当大的速比，同时，该速差传动机构的整体尺寸变化小，而不需要设置繁琐的多级减速传动，避免整体体积过于庞大，占用大量传动空间。

上述仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型并不限制于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可以做出多种等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种速差传动机构，其特征在于：包括中心齿轮、外圈齿轮、定轴间轮和输出齿轮，所述定轴间轮和所述输出齿轮沿所述中心齿轮轴向排列并同时与所述中心齿轮啮合，所述定轴间轮和所述输出齿轮同时与所述外圈齿轮啮合，所述中心齿轮通过所述定轴间轮带动所述外圈齿轮转动，所述外圈齿轮和所述中心齿轮同时带动所述输出齿轮进行自转并围绕所述中心齿轮进行公转，所述外圈齿轮与所述定轴间轮和所述输出齿轮相啮合的部分和/或所述中心齿轮与所述定轴间轮和所述输出齿轮相啮合的部分具有不同的分度圆直径。

2.根据权利要求1所述的速差传动机构，其特征在于：还包括定轴轮架和输出轮架，所述外圈齿轮上设置有第一内齿圈和第二内齿圈，所述第一内齿圈和所述第二内齿圈沿所述外圈齿轮的轴向排布，所述外圈齿轮对应所述第一内齿圈和所述第二内齿圈的部分分别具有不同的分度圆直径，所述定轴间轮安装在所述定轴轮架上，所述定轴间轮设于所述中心齿轮和所述外圈齿轮之间，并与所述中心齿轮和所述第一内齿圈啮合，所述输出齿轮设置在所述外圈齿轮和所述中心齿轮之间，并与所述中心齿轮和所述第二内齿圈啮合，所述输出轮架与所述输出齿轮的轮轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的速差传动机构，其特征在于：还包括定轴轮架和输出轮架，所述中心齿轮包括第一圈轮齿和第二圈轮齿，所述第一圈轮齿和所述第二圈轮齿沿所述中心齿轮的轴向排布，所述中心齿轮对应所述第一圈轮齿和所述第二圈轮齿的部分分别具有不同的分度圆直径，所述定轴间轮安装在所述定轴轮架上，所述定轴间轮设于所述中心齿轮和所述外圈齿轮之间，并与所述中心齿轮的所述第一圈轮齿和所述外圈齿轮啮合，所述输出齿轮设置在所述外圈齿轮和所述中心齿轮之间，并与所述中心齿轮的所述第二圈轮齿和所述外圈齿轮啮合，所述输出轮架与所述输出齿轮的轮轴固定连接。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的速差传动机构，其特征在于：包括若干个所述定轴间轮，所述定轴间轮沿所述中心齿轮的周向均匀排布。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的速差传动机构，其特征在于：包括至少两个所述输出齿轮，所述输出齿轮沿所述中心齿轮周向均匀排布，所述输出轮架与所述输出齿轮的轮轴固定连接。

6.一种速差减速机，其特征在于：包括权利要求1～5中的任一项所述的一种速差传动机构。

7.根据权利要求6所述的速差减速机，其特征在于：还包括外壳、输入轴和输出轴，所述输入轴与所述中心齿轮共线并固定连接或一体成型，所述输出轴与所述输出轮架固定连接或一体成型，所述输出轴与所述输出轮架的转动轴共线，所述速差传动机构设置在所述外壳内部。

8.根据权利要求6所述的速差减速机，其特征在于：还包括外壳、输入轴和输出轴，所述输入轴与所述定轴轮架固定连接或一体成型，所述输出轴与所述输出轮架固定连接或一体成型，所述速差传动机构设置在所述外壳内部。