WO2016061937A1

WO2016061937A1 - 精密回转传动机构

Info

Publication number: WO2016061937A1
Application number: PCT/CN2015/071533
Authority: WO
Inventors: 金良华
Original assignee: 浙江恒丰泰减速机制造有限公司
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-04-28
Also published as: US10295032B2; US20170227099A1; CN104373542A

Abstract

精密回转传动机构，包括固定支架（1），固定支架（1）上设有转动箱（112），转动箱上连接有电机，转动箱内设有第一传动机构（1122）、第二传动机构（33）和输出件（19），第一传动机构一端与电机相连，另一端与第二传动机构连接，第二传动机构通过输出件带动转动箱同步转动。该传动机构结构简单紧凑、输出轴较大刚性大且可以两端输出，总体重量较轻，适合产业化大批量生产，传动比大，传动效率高，回差小，承载能力强，抗冲击能力强，使用寿命长。

Description

精密回转传动机构

技术领域

本发明涉及精密回转传动机构。

背景技术

目前已有的精密回转传动机构，广泛的使用于太阳能发电装置、雷达天线定位装置等领域，其大多数采用齿轮副、滚珠丝杠副等传动形式。为了满足输出足够大的扭矩要求，并且消耗电机的功率尽可能小，这样往往需要传动装置总的传动比要达到几万。要满足如此大的传动比，对于齿轮、滚珠丝杠等传动形式来说，需要多级传动，并且单级啮合齿轮齿数相差较大才能满足大传动比，严重影响了齿轮的使用寿命和使得整体结构非常复杂、庞大。对于齿轮、滚珠丝杠等传动形式，从使用条件来说，一般不适用于天气环境非常恶劣的条件下，如应用于恶劣的野外环境下的太阳能传动装置，恶劣的野外环境对于第二传动机构的精度和传动部件的使用寿命提出了严酷的考验。作为太阳能发电跟踪装置，由于定日镜微小的晃动会造成反射光很大的偏差。因此对于传动装置输出轴的回差提出了很高的要求。齿轮形式主要采用可调整的小侧隙齿轮或变齿厚齿轮，但是单级传动比较小，很难满足大的传动比的总体设计要求。滚珠丝杠传动间隙调整需要增加预紧力，增大了摩擦，降低了传动效率，加速了丝杠的摩擦，减少了使用寿命。目前已有的精密回转传动机构，一般包括第二传动机构、垂直第二传动机构及固定支架和连接部分。由于第二传动机构和垂直第二传动机构自身结构的复杂和大体积，这样必然导致整体机构的体积更加庞大、结构更加复杂，（例如，申请号为 200980132680.X ，名称为'齿轮传动装置和利用该齿轮传动装置的太阳能发电装置'的专利公开了一种齿轮传动精密回转传动机构，然而该精密回转传动机构的主动轴是采用齿轮传动且输出端仅为轴 110 端，可见其输出轴的横截面积仅为装置很小的一部分，导致其刚性不足、抗冲击能力弱、使用寿命较短。）。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供精密回转传动机构，主要解决现有的精密回转传动机构结构复杂、传动效率较低、输出轴较小刚性不足、承载能力和抗冲击能力弱、使用寿命较短的问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种精密回转传动机构，包括固定支架，其特征在于：所述固定支架上设有转动箱，所述转动箱以转动箱轴线转动，所述转动箱上设有用于与负载连接的输出面，所述转动箱上连接有电机，所述转动箱内设有第一传动机构，第二传动机构和输出件，所述第一传动机构一端与电机相连，另一端与第二传动机构连接，所述第二传动机构通过输出件带动转动箱同步转动。

所述第二传动机构包括中间齿轮轴、行星齿轮、偏心轴、摆线轮和内齿圈，所述中间齿轮轴与行星齿轮啮合，所述行星齿轮与所述偏心轴固定连接，所述偏心轴通过轴承与摆线轮连接，所述摆线轮与内齿圈之间均布若干销轴，所述摆线轮通过销轴带动输出件旋转输出。

所述转动箱两端均设有所述用于与负载连接的输出面。

所述输出件通过薄壁轴承安装在固定支架内。

所述转动箱底部设有回转轴承，所述回转轴承包括互相滑动配合回转轴承内圈和回转轴承外圈，所述回转轴承外圈上设有第一安装孔，所述固定支架上设有与第一安装孔适配的第二安装孔，所述第一、二安装孔通过螺钉固定连接。

所述输出件与行星齿轮适配，所述回转轴承内圈与输出件固定连接。

所述输出件与内齿圈适配，所述回转轴承内圈与输出件固定连接。

所述第一传动机构包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆通过电机法兰与电机连接。

所述第一传动机构包括相互啮合的第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，所述第一锥形齿轮与电机连接。

还包括蜗轮蜗杆箱，所述第一、二锥形齿轮通过蜗轮蜗杆箱与电机连接。

所述第一传动机构还包括蜗杆连接轴，所述蜗杆连接轴一端与蜗杆连接，另一端与电机连接。

所述第二传动机构包括中间齿轮轴、行星齿轮、偏心轴和曲线轮，所述蜗轮与所述中间齿轮轴通过键连接，所述中间齿轮轴与行星齿轮啮合，所述行星齿轮与所述偏心轴固定连接，所述偏心轴通过轴承与曲线轮连接，所述曲线轮与内齿圈之间均布若干滚针，所述曲线轮通过滚针带动输出件旋转输出。

所述轴承为满装滚子轴承。

所述第一传动机构还包括电机法兰、蜗杆连接齿轮，所述电机上设有花键轴，所述花键轴通过电机法兰连接蜗杆连接齿轮，所述蜗杆连接齿轮与所述蜗杆连接轴连接。

还包括蜗杆支撑座，所述蜗杆支撑座一端安装所述蜗杆，另一端通过螺钉安装在所述转动箱内壁。

所述固定支架上还安装有相互适配的回转支撑外圈和回转支撑内圈，所述回转支撑外圈通过螺钉固定安装在固定支架上。

所述回转支撑外圈内壁复合有内齿圈，所述输出件为所述内齿圈，所述内齿圈上端与转动箱连接且下端与内齿圈固定连接。

本发明的有益效果是提供精密回转传动机构，包括固定机架上设有的转动箱，转动箱上的电机通过带动第一传动机构带动第二传动机构工作，第二传动机构带动输出件带动转动箱转动，转动箱上设有与负载连接的输出面，具有结构紧凑实用、结构简单、输出轴较大刚性大且可以两端输出、总体重量较轻、适合产业化大批量生产，传动比大、传动效率高、回差小、承载能力强、抗冲击能力强及使用寿命长的特点。

附图说明

图 1 为本发明一个实施例的局部剖视示意图。

图 2 为图 5AA 处局部剖视图。

图 3 为图 5BB 处剖视图。

图 4 为本发明一个实施例的主视图。

图 5 为本发明一个实施例的剖视示意图。

图 6 为本发明一个实施例的俯视图。

图 7 为本发明一个实施例的左视图。

图 8 为本发明一个实施例的剖视图。

图 9 为本发明另一个实施例的剖视图。

图 10 为本发明另一个实施例的剖视图。

图 11 为本发明另一个实施例的局部剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：如图所示，精密回转传动机构，包括固定支架 1 ，所述固定支架 1 上设有转动箱 112 ，所述转动箱 112 以转动箱 112 轴线转动，所述转动箱 112 上设有用于与负载连接的输出面 1121 ，所述转动箱 112 上连接有电机，所述转动箱 112 内设有第一传动机构 1122 ，第二传动机构 33 和输出件 19 ，所述第一传动机构 1122 一端与电机相连，另一端与第二传动机构 33 连接，所述第二传动机构 33 通过输出件 19 带动转动箱 112 同步转动。电机位于传动装置的一侧，并随传动装置的旋转一起转动，本发明的有益效果是提供精密回转传动机构，包括固定机架上设有的转动箱，转动箱上的电机通过带动第一传动机构带动第二传动机构工作，第二传动机构带动输出件带动转动箱转动，转动箱上设有与负载连接的输出面，具有结构紧凑实用、结构简单、输出轴较大刚性大且可以两端输出、总体重量较轻、适合产业化大批量生产，传动比大、传动效率高、回差小、承载能力强、抗冲击能力强及使用寿命长的特点。

在本发明中，如图所示，所述转动箱 112 两端均设有所述用于与负载连接的输出面 1121 ，两端均可以输出，实用效果更好。

在本发明中，如图所示，所述第二传动机构 33 包括中间齿轮轴 23 、行星齿轮 30 、偏心轴 26 、摆线轮 28 和内齿圈 20 ，所述中间齿轮轴 23 与行星齿轮 30 啮合，所述行星齿轮 30 与所述偏心轴 26 固定连接，所述偏心轴 26 通过轴承 27 与摆线轮 28 连接，所述摆线轮 28 与内齿圈 20 之间均布若干销轴 29 ，所述摆线轮 28 通过销轴 29 带动输出件 19 旋转输出。电机通过电机法兰与蜗杆传动，通过蜗轮蜗杆传动，蜗轮 25 与中间齿轮轴 23 相连，将输入传到中间齿轮轴 23 ，中间齿轮轴 23 与行星齿轮 30 啮合，将输入传到齿轮箱偏心轴 26 ，偏心轴 26 通过轴承 27 与摆线轮 28 连接，摆线轮 28 的外周为内齿圈 20 ，内齿圈 20 和固定支架 1 是一体的，内齿圈 20 在固定支架 1 的内侧，摆线轮 28 与内齿圈 20 之间均布销轴 29 ，输出件 19 通过薄壁轴承 22 定位在固定支架内，摆线轮 28 通过销轴 29 带动输出件 19 旋转输出。电机通过电机法兰连接固定，并使电机轴与蜗杆联接在一起，蜗杆与蜗轮合，蜗轮与中间齿轮轴 23 一端固连在一起。中间齿轮轴 23 一端的端是花键，花键与行星齿轮 30 啮合，这样将输入传动了偏心机构上。行星齿轮 30 与偏心轴 26 联接，偏心轴 26 上的偏心部分通过轴承 27 与摆线轮 28 连接。摆线轮 28 的外周是内齿圈 20 ，内齿圈 20 与摆线轮 28 之间均布销轴 29 。输出件 19 通过薄壁轴承 2 定位在固定支架 1 内，在固定支架 1 固定的前提下，摆线轮 28 以固定的固定支架 1 为支点做偏心运动，推动销轴 29 ，同时带动输出件 19 作圆周运动，从而带动工作件如太阳能发电装置的定日镜旋转定位。在本精密回转传动机构中，圆柱齿轮传动的效率高；摆线轮、销轴、内齿圈和传动架的精度容易保证，输出背隙极小，且属多点啮合输出，输出刚度大，抗冲击能力强，特别适用于天气环境非常恶劣的场合。电机位于传动装置的一侧，并随传动装置的旋转一起转动，可以实现传动装置的两端输出，消除了传动装置只能一端输入一端输出的弊端，更容易满足使用要求，采用蜗轮 - 蜗杆和行星少齿差摆线相结合传动方式，具有结构紧凑实用、传动比大、传动效率高、回差小、抗冲击能力强及使用寿命长的特点。

在本发明中，如图所示，所述输出件 19 通过薄壁轴承 2 安装在固定支架 1 内。结构简单，使用效果好。

在本发明中，如图所示，所述第一传动机构 1122 包括相互啮合的蜗轮 5 和蜗杆 8 ，所述蜗杆 8 通过电机法兰 7 与电机连接。此方案为优选方案，蜗杆蜗轮可以自锁，使用效果好，传动比大，传动效率高、回差小、抗冲击能力强。

在本发明中，如图所示，所述第一传动机构 1122 包括相互啮合的第一锥形齿轮 51 和锥形齿轮 52 ，所述第一锥形齿轮 51 与电机连接。也可以采用锥形齿轮传动，为备选方案。

在本发明中，如图 2 所示，还包括蜗轮蜗杆箱 53 ，所述第一、二锥形齿轮通过蜗轮蜗杆箱 53 与电机连接。锥形齿轮配合蜗轮蜗杆箱可以实现自锁功能，配合备选方案使用，使用效果更好，该结构也可以安装在图 3 、 4 的所示的第二传动机构上来代替蜗轮蜗杆的结构。

在本发明中，如图所示，所述还转动箱 112 底部设有回转轴承 113 ，所述回转轴承 113 包括互相滑动配合回转轴承内圈 114 和回转轴承外圈 115 。

在本发明中，如图所示，所述输出件 19 与行星齿轮 30 适配，所述回转轴承内圈 114 与输出件 19 固定连接。结构简单，使用效果好。

在本发明中，如图所示，所述输出件 19 与内齿圈 20 适配，所述回转轴承内圈 114 与输出件 19 固定连接。结构简单，使用效果好。

在本发明中，如图所示，所述回转轴承外圈 115 上设有第一安装孔 117 ，所述固定支架 1 上设有与第一安装孔 117 适配的第二安装孔 118 ，所述第一、二安装孔通过螺钉固定连接。当回转轴承内圈固定时，回转轴承外圈可以转动，当回转轴承外圈固定时，回转轴承内圈可以转动。

在本发明中，如图所示，所述第一传动机构 1122 还包括蜗杆连接轴 21 ，所述蜗杆连接轴 21 一端与蜗杆 5 连接，另一端与电机连接。电机位于传动装置的一侧，并随传动装置的旋转一起转动，固定机架上设有的转动箱，转动箱上的电机通过带动第一传动机构带动第二传动机构工作，第二传动机构带动输出件带动转动箱转动，转动箱上设有与负载连接的输出面，具有结构紧凑实用、结构简单、输出轴承载面较大刚性大、总体重量较轻、适合产业化大批量生产，传动比大、传动效率高、回差小、承载能力强、抗冲击能力强及使用寿命长的特点。另一方面，本发明采用蜗杆蜗轮作为第一机构，并且包括蜗杆连接轴，在使用的时候，电机外接输出花键轴与蜗杆连接齿轮和蜗杆连接轴一端连接，蜗杆连接轴另一端与蜗杆通过键连接，实现了电机与蜗杆较远距离的连接，这样，传动比可以达到几万左右。作为机构输入部分，蜗轮蜗杆的尺寸本身就不应该太大。如果蜗轮蜗杆的尺寸过大，蜗杆的安装位置就会更加靠近外侧，不便于安装，而且承载强度也将减弱；尺寸过大还带来的问题就是加工难度增大，增加了制造成本。该机构增加蜗杆连接轴作为过渡元件与电机输出轴相连，大大缩短了蜗杆的尺寸，有效地提高了蜗杆的利用率，并且便于蜗杆的加工和保证了其加工精度。该实施例提供一种精密回转传动机构，包括固定机架上设有的转动箱，转动箱上的电机通过带动第一传动机构（即蜗轮蜗杆机构）带动第二传动机构工作，第二传动机构通过带动输出件带动转动箱转动，转动箱上设有与负载连接的输出面，具有结构紧凑实用、结构简单、输出轴承载面较大且总体重量较轻、适合产业化大批量生产、抗冲击能力强及使用寿命长的特点，另外由于第一传动机构加入了蜗杆连接轴，使得蜗杆的整体长度减短，便于安装、加工，降低了生产成本。

在本发明中，如图所示，所述第二传动机构 33 包括中间齿轮轴 23 、行星齿轮 30 、偏心轴 26 和曲线轮 71 ，所述蜗轮 5 与所述中间齿轮轴 23 通过键连接，所述中间齿轮轴 23 与行星齿轮 30 啮合，所述行星齿轮 30 与所述偏心轴 26 固定连接，所述偏心轴 26 通过轴承 27 与曲线轮 71 连接，所述曲线轮 71 与内齿圈 20 之间均布若干滚针 81 ，所述曲线轮 71 通过滚针 81 带动输出件 19 旋转输出。蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮又与中间齿轮轴通过键连接，中间齿轮轴另一端是齿轮（也就是中心轮），中心轮与行星齿轮啮合，行星齿轮与偏心轴固连，偏心轴转动带动曲线轮转动，曲线轮外圈与滚针内侧啮合，滚针外侧又与内齿圈啮合。在机构内部行星架组件通过内齿圈作为输出部件输出。内齿圈与箱体固连，这样就将第一传动机构的输入转化为第二传动机构的输出，实现了精密传动，结构简单。

在本发明中，如图所示，所述轴承 27 为满装滚子轴承。满装滚子轴承即满装圆柱滚子轴承，在同样宽度下，满装滚子轴承与传统型带保持架轴承相比，具有极高的承载能力，径向截面小，可以节省空间，结构紧凑，使用效果好。采用的是满装滚子轴承，承载稳定可靠。

在本发明中，如图所示，所述第一传动机构 1122 还包括电机法兰 7 、蜗杆连接齿轮 201 ，所述电机上设有花键轴 18 ，所述花键轴 18 通过电机法兰 7 连接蜗杆连接齿轮 201 ，所述蜗杆连接齿轮 201 与所述蜗杆连接轴 21 连接。电机外接电机输出花键轴，经电机输出法兰与蜗杆连接齿轮和蜗杆连接轴等连接部件，这样就将电机输入转矩就可以传到蜗杆上了。整个传动机构经过多级齿轮传动，传动比可以达到十万以上，可以满足传动比要求较高的情况。结构简单，传动比高，使用效果好，是优选方案。

在本发明中，如图所示，还包括蜗杆支撑座 22 ，所述蜗杆支撑座 22 一端安装所述蜗杆 8 ，另一端通过螺钉安装在所述转动箱 112 内壁。蜗杆通过蜗杆支撑座固连在箱体上，结构紧凑，易于制造，降低了制造成本。在本发明中，如图所示，所述固定支架 1 上还安装有相互适配的回转支撑外圈 4 和回转支撑内圈 3 ，所述回转支撑外圈 4 通过螺钉固定安装在固定支架 1 上。蜗杆通过蜗杆支撑座固连在箱体上，结构紧凑，易于制造，降低了制造成本。

在本发明中，如图所示，所述回转支撑外圈4内壁复合有内齿圈91，所述输出件19为所述内齿圈91，所述内齿圈91上端与转动箱112连接且下端与内齿圈91固定连接。机构内部的减速传动机构整体复合在回转支撑内部，使得传动机构的整体结构更加紧凑，体积减少。从受载的方面来看，从电机输入转矩之后，经蜗轮蜗杆、行星摆线传动，将输入转矩传到内齿圈上，内齿圈复合在回转支撑的内部，从而将大部分的负载转移到了回转支撑上，回转支撑本身可以承受非常大的载荷，保证了整个机构可以承受较大载荷和冲击，减小了对内部结构的冲击，大大提高了机构整体的承载能力。相对于常规的将内齿圈安装在压盘11上的结构，机构的整体高度整体高度减小，在承受拉压载荷和弯矩的时候，由于力的作用点相对于支撑位置距离较短，在强度一定的条件下，承受的倾覆力矩增大。

实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims

一种精密回转传动机构，包括固定支架（1），其特征在于：所述固定支架（1）上设有转动箱（112），所述转动箱（112）以转动箱（112）轴线转动，所述转动箱（112）上设有用于与负载连接的输出面（1121），所述转动箱（112）上连接有电机，所述转动箱（112）内设有第一传动机构（1122），第二传动机构（33）和输出件（19），所述第一传动机构（1122）一端与电机相连，另一端与第二传动机构（33）连接，所述第二传动机构（33）通过输出件（19）带动转动箱（112）同步转动。
根据权利要求1所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述第二传动机构（33）包括中间齿轮轴（23）、行星齿轮（30）、偏心轴（26）、摆线轮（28）和内齿圈（20），所述中间齿轮轴（23）与行星齿轮（30）啮合，所述行星齿轮（30）与所述偏心轴（26）固定连接，所述偏心轴（26）通过轴承（27）与摆线轮（28）连接，所述摆线轮（28）与内齿圈（20）之间均布若干销轴（29），所述摆线轮（28）通过销轴（29）带动输出件（19）旋转输出。
根据权利要求2所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述转动箱（112）两端均设有所述用于与负载连接的输出面（1121）。
根据权利要求2所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述输出件（19）通过薄壁轴承（2）安装在固定支架（1）内。
根据权利要求3所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述转动箱（112）底部设有回转轴承（113），所述回转轴承（113）包括互相滑动配合回转轴承内圈（114）和回转轴承外圈（115），所述回转轴承外圈（115）上设有第一安装孔（117），所述固定支架（1）上设有与第一安装孔（117）适配的第二安装孔（118），所述第一、二安装孔通过螺钉固定连接。
根据权利要求5所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述输出件（19）与行星齿轮（30）适配，所述回转轴承内圈（114）与输出件（19）固定连接。
根据权利要求5所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述输出件（19）与内齿圈（20）适配，所述回转轴承内圈（114）与输出件（19）固定连接。
根据权利要求1至7任一所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述第一传动机构（1122）包括相互啮合的蜗轮（5）和蜗杆（8），所述蜗杆（8）通过电机法兰（7）与电机连接。
根据权利要求1至7任一所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述第一传动机构（1122）包括相互啮合的第一锥形齿轮（51）和第二锥形齿轮（52），所述第一锥形齿轮（51）与电机连接。
根据权利要求9所述的精密回转传动机构，其特征在于：还包括蜗轮蜗杆箱（53），所述第一、二锥形齿轮通过蜗轮蜗杆箱（53）与电机连接。
根据权利要求8所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述第一传动机构（1122）还包括蜗杆连接轴（21），所述蜗杆连接轴（21）一端与蜗杆（5）连接，另一端与电机连接。
根据权利要求8所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述第二传动机构（33）包括中间齿轮轴（23）、行星齿轮（30）、偏心轴（26）和曲线轮（71），所述蜗轮（5）与所述中间齿轮轴（23）通过键连接，所述中间齿轮轴（23）与行星齿轮（30）啮合，所述行星齿轮（30）与所述偏心轴（26）固定连接，所述偏心轴（26）通过轴承（27）与曲线轮（71）连接，所述曲线轮（71）与内齿圈（20）之间均布若干滚针（81），所述曲线轮（71）通过滚针（81）带动输出件（19）旋转输出。
根据权利要求12所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述轴承（27）为满装滚子轴承。
根据权利要求11所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述第一传动机构（1122）还包括电机法兰（7）、蜗杆连接齿轮（201），所述电机上设有花键轴（18），所述花键轴（18）通过电机法兰（7）连接蜗杆连接齿轮（201），所述蜗杆连接齿轮（201）与所述蜗杆连接轴（21）连接。
根据权利要求14所述的精密回转传动机构，其特征在于：还包括蜗杆支撑座（22），所述蜗杆支撑座（22）一端安装所述蜗杆（8），另一端通过螺钉安装在所述转动箱（112）内壁。
根据权利要求11所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述固定支架（1）上还安装有相互适配的回转支撑外圈（4）和回转支撑内圈（3），所述回转支撑外圈（4）通过螺钉固定安装在固定支架（1）上。
根据权利要求16所述的精密回转传动机构，其特征在于：所述回转支撑外圈（4）内壁复合有内齿圈（91），所述输出件（19）为所述内齿圈（91），所述内齿圈（91）上端与转动箱（112）连接且下端与内齿圈（91）固定连接。