CN102562956B - 一种外波式复式滚动活齿减速器 - Google Patents

一种外波式复式滚动活齿减速器 Download PDF

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Abstract

一种外波式复式滚动活齿减速器，主要由复式激波器、活齿、活齿架、波形轮以及机架等组成。其中，复式激波器由输入轴、小齿轮、大齿轮、锁紧盖、偏心轴、激波圆盘I和激波圆盘II构成。当输入轴带动小齿轮转动时，大齿轮与小齿轮外啮合，带动与大齿轮及与锁紧盖固连的偏心轴转动，偏心轴驱动激波圆盘I、II作偏心转动，实现激波圆盘I、II与活齿滚轮的接触啮合及活齿销轴沿固定活齿架径向槽的径向运动。同时，又因活齿架固联于机架、活齿滚轮与波形轮I和II始终保持接触，便迫使活齿推动波形轮I、II转动，实现输入轴与输出轴之间运动和动力的传递。本装置具有速比范围宽，承载能力强，波形轮加工工艺性好及整个传动装置受力静平衡等特点。

Description

一种外波式复式滚动活齿减速器
技术领域
本发明专利涉及一种外波式复式滚动活齿减速器，属于机械传动技术领域。
背景技术
活齿传动是一类以活动轮齿(活齿)为中介体实现两同轴之间运动与动力传递的传动形式，具有结构紧凑、传动比范围宽、传动效率较高及承载能力较强等优点。迄今为止已提出了多种结构形式的活齿减速器和专利技术，且在现有绝大多数的传动结构中均含有一个与活齿之间为内啮合而且齿数较多的内齿轮，通常将具有这一特征的减速器称为内啮合式活齿减速器。为保证传动性能且具有较为紧凑的整体结构，内齿轮的结构尺寸一般较小，材料常选用40Cr或GCr15，齿面硬度为HRC＝50～60，同时在硬齿面条件下要求达到较高的齿形加工精度。以上因素和要求给内齿轮的实际加工带来了困难，导致内啮合式活齿减速器的加工工艺性相对较差。
为了改善活齿减速器的加工工艺性，文献《活齿传动理论》(曲继方著，机械工业出版社，1993.01)和文献《外波式活齿减速器的研究》(孙玉鑫等，东北重型机械学院学报，1991.04)提出一种外波式活齿减速器。该减速器的结构简图如图1所示，主要由激波器A、活齿B、活齿架C和波形轮D等组成。其中，激波器A由输入轴、双偏心套和转臂轴承组成，为使输入轴达到静平衡，采用两个完全相同的转臂轴承，并且使双偏心套的相位角相差180°。活齿B为圆柱滚子，活齿架C为与机体固定联接的具有双排等分槽的筒状构件。波形轮D与输出轴固定联接，其齿形为活齿B中心运动轨迹的内等距曲线。
外波式活齿减速器的传动原理如图2所示，当输入轴以等角速度ωA带动激波器A转动，由于激波器A的向径变化，迫使活齿B在固定的活齿架C的径向槽中移动，通过活齿B与波形轮D之间的高副推动波形轮D以等角速度ωD转动，从而实现运动的变换和功率的传递。外波式活齿减速器有别于内啮合式活齿减速器的显著特征是波形轮与活齿之间为外啮合，波形轮为含有较多轮齿的外齿轮，在相同条件与制造精度要求下比内齿轮具有更好的加工工艺性。
发明内容
本发明专利的目的是为了借鉴前述外波式活齿减速器外波轮加工工艺性较好的优点，同时克服其单级速比不够大等不足之处，提出了本发明专利的一种外波式复式滚动活齿减速器。
一种外波式复式滚动活齿减速器，其特征在于：包括有复式激波器、活齿、活齿架、波形轮以及机架；右端盖24、左端盖16与连接筒25通过螺钉III26固连为一体构成的机架，机架内为左活齿半盘3、右活齿半盘4以及活齿中盘5通过圆柱销6和螺钉I 7联为一体构成的活齿架；连接筒25与左活齿半盘3、右活齿半盘4通过螺钉IV 27连接，将活齿架固定；
复式激波器由输入轴8、小齿轮9、2-3个大齿轮10、2-3个锁紧盖11、与大齿轮10和锁紧盖11通过2-3个螺钉II 12固连为一体的2-3个偏心轴13以及通过2-3对无外圈滚子轴承安装于偏心轴13上的激波圆盘I 14和激波圆盘II 15构成；复式激波器通过输入轴8与左端盖16连接；
所述的小齿轮9、大齿轮10均为渐开线直齿圆柱齿轮；小齿轮9与大齿轮10构成外啮合轮系，大齿轮10的数目为2或3个，与偏心轴13的数目保持一致，并周向均匀布置；每个偏心轴13的两端由一对圆锥滚子轴承支承于左活齿半盘3、右活齿半盘4的孔内，2-3个小盖板28固连于右活齿半盘4，将2-3对圆锥滚子轴承轴向固定；
活齿销轴1套装活齿滚轮2构成活齿；激波圆盘I 14设在波形轮I 18***；激波圆盘II 15设在波形轮II 19***；激波圆盘I 14、激波圆盘II 15具有相同的结构，波形轮I 18、波形轮II 19具有相同的结构，激波圆盘I 14与激波圆盘II 15相错180°安装在偏心轴13上，波形轮I 18、波形轮II19相错180°固连于输出轴20上；
两组活齿通过活齿销轴1的两端装入左活齿半盘3、右活齿半盘4以及活齿中盘5的径向槽17中，两组活齿分别位于激波圆盘I 14与波形轮I18以及激波圆盘II 15与波形轮II 19之间；每组活齿的齿数zh与波形轮I 18或波形轮II 19的齿数zb之间的关系为zh＝zb+1；与波形轮I 18、波形轮II 19一体的输出轴20由一对球轴承支承于活齿架的左活齿半盘3、右活齿半盘4，并通过挡圈I 21、挡圈II 22、挡圈III23轴向固定，输出轴20与右端盖24连接。
进一步，所述的一种外波式复式滚动活齿减速器，其特征在于：激波圆盘I 14、激波圆盘II 15的轮廓曲线为标准圆曲线；活齿销轴1和活齿滚轮2的廓线亦为标准圆曲线；左活齿半盘3、右活齿半盘4以及活齿中盘5上的径向槽17的廓线为直线。
本发明专利所述的一种外波式复式滚动活齿减速器，其中传动装置可以用两排或多排组合应用，形成双排或多排复式活齿传动，各排相错360°/n相位角，n为排数，此时，偏心轴13各排共用，但在轴上做有多个偏心圆，各偏心圆相错360°/n，激波圆盘、波形轮的个数也相应的变为n，并共用输出轴20，以双排最为实用。
本发明专利所述的一种外波式复式滚动活齿减速器的工作原理如下所述：当输入轴8带动小齿轮9转动时，大齿轮10与小齿轮9外啮合，带动与大齿轮10和锁紧盖11固连的偏心轴13转动，偏心轴13驱动激波圆盘I 14、激波圆盘II 15作偏心转动，实现激波圆盘I 14、激波圆盘II 15与活齿滚轮2的滚动接触啮合及活齿销轴1沿固定的活齿架径向槽17的径向运动。同时，因活齿架固联于机架、活齿滚轮2又与波形轮I 18、波形轮II 19始终保持接触，便迫使活齿推动波形轮I 18、波形轮II 19转动，实现输入轴8与输出轴20之间的运动和动力的传递。
本发明专利的有益效果是：
1.波形轮I、波形轮II的齿形为外凸的共轭曲线，加工工艺性较强，利于加工出准确的活齿齿形。
2.复式激波器中的大齿轮周向均匀布置，偏心轴周向对称安装，激波圆盘I、激波圆盘II相错180°对称安装，因此，复式激波器具有受力静平衡的特点。
3.与外波式活齿减速器相比，采用了两级传动，扩大了速比范围。
附图说明
图1现有技术的外波活齿减速器的基本结构；
图2现有技术的外波活齿减速器的传动原理；
图3a本发明专利的一种外波式复式滚动活齿减速器的基本结构；
图3b是图3a的E-E，F-F面视图。
图4本发明专利的一种外波式复式滚动活齿减速器的啮合原理；
图5本发明专利的活齿的基本结构；
图6本发明专利的激波圆盘I或激波圆盘II的基本结构；
图7本发明专利的左、右活齿半盘的基本结构；
图8本发明专利的活齿中盘的基本结构；
图9本发明专利的波形轮I或波形轮II的基本结构；
图3～图9中：1、活齿销轴，2、活齿滚轮，3、左活齿半盘，4、右活齿半盘，5、活齿中盘，6、圆柱销，7、螺钉I，8、输入轴，9、小齿轮，10、大齿轮，11、锁紧盖，12、螺钉II，13、偏心轴，14、激波圆盘I，15、激波圆盘II，16、左端盖，17、径向槽，18、波形轮I，19、波形轮II，20、输出轴，21、挡圈I，22、挡圈II，23、挡圈III，24、右端盖，25、连接筒，26、螺钉III，27、螺钉IV，28、小盖板。
具体实施方式
图3为本发明专利的具体实施方式的基本结构，该装置的结构如下所述：主要由设置激波圆盘I、激波圆盘II的复式激波器、两组活齿、带有活齿中盘的活齿架和与输出轴固联的波形轮I、波形轮II组成。输入轴8与左端盖16连接，三个大齿轮10与小齿轮9外啮合，并周向均匀布置，大齿轮10、锁紧盖11、偏心轴13通过螺钉II 12固连的为一体，三个偏心轴13的两端由三对圆锥滚子轴承支撑于活齿架左、右活齿半盘3、4的孔内，小盖板28将圆锥滚子轴承轴向固定，左、右活齿半盘3、4以及活齿中盘5通过圆柱销6、螺钉I 7联为一体构成活齿架，活齿销轴1套装活齿滚轮2构成活齿，两组活齿通过活齿销轴1的两端装入左、右活齿半盘3、4以及活齿中盘5的径向槽17中，并位于激波圆盘I 14与波形轮I 18以及激波圆盘II 15与波形轮II 19之间，与波形轮I 18、波形轮II 19一体的输出轴20由一对球轴承支撑于活齿架的左、右活齿半盘3、4，并通过挡圈I 21、挡圈II 22、挡圈III23轴向固定，输出轴20与右端盖24连接，连接筒25与左、右活齿半盘3、4通过螺钉IV 27连接，小盖板28与右活齿半盘4固连，右端盖24、左端盖16与连接筒25通过螺钉III 26固连为一体构成机架，并将该装置连为一体，各部件之间均采用常规技术连接。
该装置的工作原理叙述如下：当输入轴8带动小齿轮9转动时，大齿轮10与小齿轮9外啮合，带动与大齿轮10、锁紧盖11固连的偏心轴13转动，偏心轴13驱动激波圆盘I 14、激波圆盘II 15作偏心转动，实现激波圆盘I 14、激波圆盘II 15与活齿滚轮2的滚动接触啮合及活齿销轴1沿固定的活齿架径向槽17的径向运动。与此同时，由于活齿架固联在机架上，活齿滚轮2又与波形轮I 18、波形轮II 19始终接触啮合，便迫使活齿推动波形轮I18、波形轮II 19转动，实现输入轴8与输出轴20之间的运动和动力的传递。
按照设计要求加工零部件并组装，可以实现本发明专利的一种外波式复式滚动活齿减速器。

Claims (2)

1.一种外波式复式滚动活齿减速器，其特征在于：包括有复式激波器、
活齿、活齿架、波形轮以及机架；
右端盖(24)、左端盖(16)与连接筒(25)通过螺钉III(26)固连为一体构成的机架，机架内为左活齿半盘(3)、右活齿半盘(4)以及活齿中盘(5)通过圆柱销(6)和螺钉I(7)联为一体构成的活齿架；连接筒(25)与左活齿半盘(3)、右活齿半盘(4)通过螺钉IV(27)连接，将活齿架固定；
复式激波器由输入轴(8)、小齿轮(9)、2-3个大齿轮(10)、2-3个锁紧盖(11)、与大齿轮(10)和锁紧盖(11)通过2-3个螺钉II(12)固连为一体的2-3个偏心轴(13)以及通过2-3对无外圈滚子轴承安装于偏心轴(13)上的激波圆盘I(14)和激波圆盘II(15)构成；复式激波器通过输入轴(8)与左端盖(16)连接；
所述的小齿轮(9)、大齿轮(10)均为渐开线直齿圆柱齿轮；小齿轮(9)与大齿轮(10)构成外啮合轮系，大齿轮(10)的数目为2或3个，与偏心轴(13)的数目保持一致，并周向均匀布置；每个偏心轴(13)的两端由一对圆锥滚子轴承支承于左活齿半盘(3)、右活齿半盘(4)的孔内，2-3个小盖板(28)固连于右活齿半盘(4)，将2-3对圆锥滚子轴承轴向固定；
活齿销轴(1)套装活齿滚轮(2)构成活齿；激波圆盘I(14)设在波形轮I(18)***；激波圆盘II(15)设在波形轮II(19)***；激波圆盘I(14)、激波圆盘II(15)具有相同的结构，波形轮I(18)、波形轮II(19)具有相同的结构，激波圆盘I(14)与激波圆盘II(15)相错180°安装在偏心轴(13)上，波形轮I(18)、波形轮II(19)相错180°固连于输出轴(20)上；
两组活齿通过活齿销轴(1)的两端装入左活齿半盘(3)、右活齿半盘(4)以及活齿中盘(5)的径向槽(17)中，两组活齿分别位于激波圆盘I(14)与波形轮I(18)以及激波圆盘II(15)与波形轮II(19)之间；每组活齿的齿数zh与波形轮I(18)或波形轮II(19)的齿数zb之间的关系为zh＝zb+1；
与波形轮I(18)、波形轮II(19)一体的输出轴(20)由一对球轴承支承于活齿架的左活齿半盘(3)、右活齿半盘(4)，并通过挡圈I(21)、挡圈II(22)、挡圈III(23)轴向固定，输出轴(20)与右端盖(24)连接。 
2.根据权利要求1所述的一种外波式复式滚动活齿减速器，其特征在于：激波圆盘I(14)、激波圆盘II(15)的轮廓曲线为标准圆曲线；活齿销轴(1)和活齿滚轮(2)的廓线亦为标准圆曲线；左活齿半盘(3)、右活齿半盘(4)以及活齿中盘(5)上的径向槽(17)的廓线为直线。 
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