CN2436717Y - 轴承式偏心滚压减速器 - Google Patents

Abstract

轴承式偏心滚压减速器是机械传动领域基础构件,由主体零件(1)，偏心轮,(2)滚柱,(3)保持架,(4)内弧外圈及挡圈等附件组成,是利用偏心圆转动一周,4^#—2^#滚柱压出、7^#—5^#滚柱滚入保持架(3),迫使所有滚柱沿特定的弧形曲线轨迹切向滚压移动约一格的原理制成的单一整体减速器。传动比大,零件少,结构和轴承相似,重量轻,便于生产,形成系列,可直接象选轴承那样按需选配减速器。

Description

轴承式偏心滚压减速器

本实用新型为机械传动领域中的基本构件之一，是新型机械减速器。

通用的减速器有齿轮副、蜗轮蜗杆、行星齿轮组、谐波减速等多种形式，这些减速器都存在材料多、体积大、结构繁、加工难、成本高的缺点。1996年9月18日授权，专利号ZL95226476.5“轴承式-齿差活齿减速器”，对上述缺陷虽有较大改进，但仍存在结构复杂、零件多，其活齿滚柱被弹簧牵制，运作时活齿只能滑动，不能滚动，传动效率相对低等问题。

本实用新型的目的是提供一种技术上更进步，运作原理更合理的减速器。利用中间偏心轮在特定的外圈曲线上滚压滚柱，使处在滚向曲线深处的滚柱向下滚动时推动输出件传动工作；同时使处在远离曲线深处的滚柱被带动向上。这样滚柱就能在各曲线弧上自动滚压、复原，有效地连续工作。从而取消ZL95226476.5号专利上，为防止圆柱体活齿自重下落设置的弹簧零件，使减速器运作更为合理。

本实用新型的技术方案：轴承式偏心滚压减速器主体零件为偏心轮、滚柱(滚珠)、保持架、外圈及其附件挡圈等组成。与通用的轴承相似。零件外形都为圆柱体。偏心轮居中，保持架位于外圈内，偏心轮外端，其侧向设置与滚柱数量对应的导向孔，孔状与滚柱轴向一致，滚柱在孔内可作径向来回移动。滚柱有N个，为外圈内侧单元弧数加1，N=M+1。外圈内侧制有M个单元内弧曲线，滚柱与偏心轮接合的同时应分别依次与对应的内弧曲线啮合。滚压减速器是利用偏心圆转动一周，长短半径周期变换一次，迫使滚柱在保持架内沿特定的弧形曲线切向移动一格。设偏心轮为输入主动轮，绕圆心O转动，外圈或保持架都可作为输出件，如外圈固定，保持架为输出件，反之则外圈为输出件。本例设定内弧外圈固定，保持架输出。当偏心轮转动时，整个减速器有一半滚柱滚压向弧线深处；另一半滚柱由深向浅弧方向滚动。滚柱滚动中以曲线弧上的点为支点，带动保持架跟着一起转动，完成减速传动功能。

偏心滚压减速器的单级传动比i与外圈曲线弧数M和滚柱数N配置有关。下面结合原理图说明：

图1是轴承式偏心滚压减速器工作原理图。

图1上外圈单元曲线弧M=8个，滚柱N=9个。

当偏心轮(1)转动1/8圈，其长半径由a₀点转到a₁位置与1^#滚柱相遇时，1^#滚柱将由原来位置被滚压到内弧曲线的最深处b₁点，滚压范围为1/9内弧曲线。在此同时，保持架(3)将被一起带动，顺时针滚动1/9个外圈单元弧。由图(1)可知，偏心轮(1)由a0转到a1位置1/M圈为：

在此同时保持架(3)也被一起带动，1^#滚柱中心O₁移到(O₁)上，移动位置为：

偏心轮与保持架之间的减速传动比i。

传动比i与外圈内弧数M及滚棒配置数N有关，如果要求大传动比，则M、N选大，但N-M=1。当然也可多个减速器串联使用，传动比为各级传动比的乘积。

单级偏心滚压减速器传动比i，可由大于1、i=2增加到N与M数满足结构空间和强度要求为止，约i=100。

传动比i与偏心轮、保持架、外圈相互不同的结构固定、输入端、输出端的形式有关，这种关系还可改变转动方向，使减速变为增速。

A，外圈固定，偏心轮输入，保持架输出，减速同向输出。

B，外圈输出，偏心轮输入，保持架固定，减速反向输出。

C，外圈输出，偏心轮固定，保持架输入，增速同向输出。

D，外圈输入，偏心轮固定，保持架输出，减速同向输出。

偏心滚压减速器，能正常工作，其主要构件外圈的内弧曲线轨迹应该准确，应保证滚柱在360°工作范围内按规律顺畅运动，不被卡住，又无间隙，正确决定圆弧曲线是关键，其规律由以下说明。

图2是外圈内弧曲线形成说明图。

由图2中可以看到偏心轮转动，带动滚柱贴合滚动时，滚柱各位置上最外侧接触点的包络线，就是各滚柱与外圈内弧曲线的接触点，也就是滚柱转动的支撑点。这些由不同圆心位置滚柱形成的外侧包络线，正是外圈上所有M个内弧曲线上都应有且相同的。当1^#滚柱转到b₁位置与弧线接触时，0^#滚柱圆心跟随转到原8^#滚柱相对位置，也就是这时0^#滚柱接触的弧线上，具备原8^#滚柱对应弧线上的接触点；2^#滚柱圆心跟随转到原1^#滚柱位置；3^#滚柱圆心跟随转到原2^#位置，……，8^#滚柱圆心跟随转到原7^#位置，都将具有原前号滚柱与曲线的接触点，也就是每条圆弧曲线上都具有相同的滚柱接触点，这样才能使偏心轮转到相应的位置使滚柱在这条曲线上的这些位置上得以通过。因此找出偏心轮在某一特定位置(例图2位置)，360°范围内各滚柱圆心所在位置，将该位置相对原点O的距离L_n集中移植到M等分中的一条内弧曲线的对应射线上，以这些圆心点(0,1,2……8)作r为半径的圆，其包络线就是外圈上所有相同的内弧曲线。

按照上面所述，先找出某一设定偏心轮位置形成的各滚柱圆心对原点的距离L_n，再移植到M等分外圆一个等分内相应N等分射线上，得到各滚柱圆心，以半径r作圆，各圆的外侧包络线就是内弧曲线的方法，也可以列出方程式，求证、计算这条外圈内弧曲线。

图3是外圈内弧曲线计算原理图。

下面列式计算：

图3  L_n--各滚柱圆心对原点O的距离。

Δβ--两相邻滚柱的夹角，为360°/N。

nΔβ--第n个滚柱对水平位置的夹角。滚柱数N，半径r，外圈内弧数M，偏心轮半径R_p，偏心量S。Ln的运动规律可按三角函数列出方程式，其正弦公式：

式中 $\mathrm{\Δ}{r}_n=\arcsin s\frac{\mathrm{Sinn\Δ\β}}{R_p+r}$

也可列出余弦等其他形式三角函数方程式。

L_n随Δβ变化(n=1,2,3……9)。设定n越多，增量Δβ越小，L_n精确度越高。

将各nΔβ对应的L_n，按次序分别移植安排在360°/M角的N等分的射线上(图2)，得出滚柱通过该处的圆心(0,1,2……8)，以r为半径作圆，其外包络线即是内弧曲线。其他曲线与这条曲线完全相等。

本减速器的厚度取决于外载荷和材料强度。

图4是外圈内弧5个、滚柱6个组成减速器工作图。

图5是外圈内弧6个、滚柱5个组成减速器工作图。

图4和图5显示滚柱数N与外圆内弧槽数M，二种结构安排不同的工作情况。

图4所示，滚柱数N=6，多于弧槽数M=5。当偏心轮顺时针转动时，上半区2^#-3^#滚棒在偏心轮半径趋长的情况下被带动反时针转动，连转加压滚向弧槽深凹处，外圈偏心轮和滚柱间具有滚压趋势，为滚动摩擦。这里就是滚压的特点。图5所示，滚柱数N少于弧槽数，偏心轮顺时针转动时，上半区滚柱只能被反向压向凹槽深处，是挤压，不存在滚压，二者之间存在滑动摩擦，摩擦力增大。因此图4所示滚柱多于凹槽数的结构，N＞M，优于凹槽数多于滚柱数的结构，更为合理。

本减速器偏心轮与各滚柱的相对位置是按规律特定的，偏心轮转到某位置，滚柱也跟随着肯定处于某特定点，因此传动过程可靠，准确度高；约有50％的啮合点传动，载荷大，且稳定；传动比由滚柱与圆弧凹槽数设定，空间限制小，这样可进行大减速比传动，同时体积、重量也均可减小；也可以制成超小型减速器，满足小型化要求；由于减速器组成零件少且形状简单，为圆及圆弧外形，便于组织生产，不需要复杂工艺设备，有利于象轴承一样使减速器标准化、系列化。

图6是轴承式偏心滚压减速器结构示意图。

参照图6出示的实施例对本实用新型作进一步说明。

图6所示轴承式偏心滚压减速器具有偏心轮(1)，7个滚柱(2)，保持架(3)，有6条弧形曲线的外圈(4)都为圆柱体外形。偏心轮(1)居中，保持架位于外圈(4)内，偏心轮(1)外端。保持架(3)侧向设置与滚柱数量对应的方形导向孔，滚柱在孔内可来回移动。载荷较小时，滚柱可改用滚珠，导向孔为圆形。设定偏心轮(1)主动输入，外圈(4)固定，保持架(3)输出。偏心轮(1)顺时针转动时带动所有滚柱跟着反时针转动，由于偏心轮(1)与滚柱(2)接合处的半径跟着变化，4^#-2^#滚柱处偏心轮半径变大压出滚柱，带动滚柱(2)滚压向弧线深处；7^#-5^#滚柱处于偏心轮(1)半径变小的区域，压入滚柱带动滚柱滚压由深向浅弧方向滚动，在此同时带动保持架(3)跟着一起顺时针转动，完成传动功能。由于偏心轮(1)转动一圈360°，保持架(3)转动七分之一圈，所以传动比为7∶1。

Claims (7)

1、一种轴承式偏心滚压减速器，其特征是由主体零件为：偏心轮(1)、N个滚柱(2)、保持架(3)、外圈(4)等组成，外形都为圆柱体，偏心轮(1)居中，保持架(3)位于外圈(4)内、偏心轮外端，其侧向设置与滚柱数量N对应的导向孔，孔状与滚柱轴向一致，滚柱(2)在孔内可作径向来回移动，外圈(4)内侧制有M个单元内弧曲线，滚柱(2)与偏心轮(1)接合的同时应分别依次与对应的内弧曲线啮合。

2、根据权利要求1所述轴承式偏心滚压减速器，其特征为：其外圈(4)外形是圆柱体，内侧有M个相同的单元内弧，每个单元圆弧同时与N个对应滚柱(3)啮合，内弧曲线的形成是将外圈(4)固定，滚柱(2)在偏心轮转一圈滚压下，在保持架(3)侧孔中径向来回移动一次，滚柱(2)滚动过程中形成的外侧包络线，滚柱滚动经过的圆心轨迹由正弦三角函数给定。

3、根据权利要求1或2所述轴承式偏心滚压减速器，其特征为：外圈(4)的内单元弧的设置数为M，滚柱(2)的设置数为N，M+1=N,M与N的设置由传动比决定，内弧曲线数M少于滚柱设置数N。

4、根据权利要求1所述轴承式偏心滚压减速器，其特征为：外圈(4)固定，偏心轮(1)作为载荷输入端，保持架(3)作为输出传动端。

5、根据权利要求1所述轴承式偏心滚压减速器，其特征为：保持架(3)固定，偏心轮(1)作为载荷输入端，外圈(4)作为输出传动端。

6、根据权利要求1所述轴承式偏心滚压减速器，其特征为：偏心轮(1)固定，保持架(3)作为载荷输入端，外圈(4)作为输出传动端。

7、根据权利要求1所述轴承式偏心滚压减速器，其特征为：偏心轮(1)固定，外圈(4)作为载荷输入端，保持架(3)作为输出传动端。

Images