CN104565249A - 摆线销构式减速机 - Google Patents

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H13/00—Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members
    • F16H13/06—Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members with members having orbital motion
    • F16H13/08—Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members with members having orbital motion with balls or with rollers acting in a similar manner

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Abstract

摆线销构式减速机，除常规技术的箱体和己经公开的低速组部件(D)外，其特征在于由销盘结构(X)和半轴(16)构成高速组部件(G)；销盘结构(X)由首段销盘(S)、中段销盘(Z)、末段销盘(M)组成；每段中部都有相同的销轴(1)和滑套(2)，用不同的接盘(3)、(4)、(5)、(6)、(7)来构成3段互为120度的曲轴，有配重达到动平衡；现有数控设备能确保精度；接盘外部有轴承(15)和套筒(8)，保障3段销盘的同轴度、强度和刚度。与摆线针轮减速机比较：非标零件数量大幅减少，取消散热风扇，传动效率提高6％，最小传动比由11降至5。为摆线齿轮的外啮合、多齿差传动，实现中小功率、中高转速范围的运用创造了优良条件。

Description

摆线销构式减速机
技术领域：
本发明涉及一种销盘结构摆线齿轮啮合减速机，简称摆线销构式减速机。属于机械传动领域。
技术背景：
现有技术中，减速机为常见的传动机械。机械传动方式有多种，其中，啮合传动因为其传比可靠，效率较高，所以运用最广泛。目前，啮合传动应用最广的有3种齿轮：渐开线齿轮，摆线齿轮，圆弧线齿轮。
摆线齿轮传动，400年前就己出现，目前市场上只有摆线针轮减速机，它属于内啮合、少齿差传动。这种传动，制造技术已经很成熟，传动比很大，体积小，在市场上占有一定分额。但是它也有明显缺点：
1，零件零量很多。由于结构方案的原因，其零件数量必然为传动比(i)的2.1倍以上；例如，当传动比i＝50时，其非标零件(且多为运动件)数量将超过108件。
2，易于发热。摆线齿轮的每一个齿，同时处于接触、摩擦状态，没有停歇时间，易于发热，又被针轮包围，四面封闭而空隙很小，无法自动散热，所以常须设置风扇来降温。
3，传动效率(η)较低。按产品说明书记载为η＝0.9，小于渐开线齿轮的(η＞0.96)，不利于节约能源。
4，最小传动比(imax)较大，imax＝11。再小于这个数值时，将遇到结构困难而无法实现。
摆线齿轮外啮合多齿差传动，应用极少，目前仅限于大型机械旋转台、大功率、低转速的传动范围。
300多年来，为什么没有出现中小机型、中小功率、高转速、高效率、大批量上市的外啮合多齿差的摆线齿轮减速机呢？
这里难免遇到三个问题：一是发明创造什么样的结构方案？二是发现选择什么样的齿廓线型方程式来配合该结构方案？三是采取什么样的设备和工艺来实现该结构方案？
中华人民共和国专利局2014年10月15日公告授权：
“圆柱滑套式减速机”(专利号：ZL 2014 2 0249656.2)，就属于外啮合、多齿差的摆线齿轮减速机。算是解决了上述三个问题。但是，必须应用3D打印技术，才能完全实施该结构方案。当其目前尚未普及3D打印技术的条件下，高速轴上无法安装滑套，轴颈直接与摆线齿轮的齿靣磨擦，将带来齿靣磨损变形而影响啮合质量。
针对上述问题，本发明特提出一种销盘结构式高速组部件，不仅全部零件采用现有数控设备工艺，就能达到设计要求，而且可以安装滑套。就算与目前常见的摆线针轮减速机相比较，也能克服它的4个缺点，转变为优点：
1，零件数量少：无论传动比(i)是多少，其非标、运动件的数量，不超过20件。
2，不易发热：摆线齿轮每一个齿，轮流工作，且近乎纯滚动，有散热空间，无须电扇。
3，传动效率(η)较高：堪比渐开线齿轮(η＞0.96)，有利于节约能源。
4，最小传动比(imax)较小：imax＝5，结构方面完全能实现。
发明内容：
为了实现上述目标，本申请的发明内容如下：
除常规技术的箱体静件外，其运动件由高速组部件和低速组部件构成，其高速组部件，由销盘结构、轴承、轴承座和半轴构成。
销盘结构由3段销盘和2个接盘，通过轴向圆柱销、径向圆柱销和轴承装配在套筒内；其中3段销盘分别是：
①，首段销盘：在两个接盘之间装有销轴和滑套，用径向圆柱销使销轴防退；双配重接盘，缺口为120°；单配重接盘，缺口为240°；其缺口半径r由动平衡计算数值确定；
②，中段销盘：两个圆形接盘之间装有销轴和滑套，用径向圆柱销使销轴防退；
③，末段销盘：与首段销盘完全相同，组装时轴向掉转180°，径向错位120°；
上述三种接盘的半径R、厚度b均相等、两靣相互平行；大靣上有1个异形孔，其偏心距为e，其尺寸与销轴端部尺寸过盈配合；还有3个轴向圆柱销的定位孔，其偏心距为e1、夹角互为120°。
销盘结构的末端接盘，其大端半径R、厚度b均与上述三种接盘相同，大靣上也有3个轴向圆柱销的定位孔，其偏心距为e1、夹角互为120°；其小端外径较小，安装圆锥滚子轴承。
销盘结构的轴端接盘，其大、小端尺寸与末端接盘相同；只是在其小端端靣增加1个与半轴相联接用的矩形槽口。
销盘结构的套筒为圆管状，内、外径同轴，内径与轴承配合，外径与机箱上的圆孔配合；两端有安装端盖、轴承盖的螺钉的螺纹孔；中部侧面有齿形缺口，供摆线齿轮伸入仅与滑套接触，而不与其它零件发生干涉。
按此结构特征制造的摆线销构式减速机，能实现3个滑套同时与摆线齿轮正常滚动，并拨动低速轴产生旋转，输出由电机传来的扭矩。
与摆线针轮减速机比较具有优点：1，零件数量少(其非标、运动件的数量不超过20件)；2，不易发热(齿轮每个齿轮流工作，且近乎纯滚动)；3，传动效率较高(η＞0.96)；4，最小传动比较小(imax＝5)。
与渐开线齿轮减速机比较也有优点：1，无齿靣滑移摩擦(近乎纯滚动)，不易发热，利于节省能源；2，无齿靣冲击，噪声极小，有利环境保护；3，体积小，重量轻，节省钢材(1/2～1/3)；4，单级传动比适中(i＝5～25)。
附图说明：
为了更清楚地理解本发明，现将通过实施例，同时参照附图，进一步来详细描述本发明，其中：
图1是摆线销构式减速机的主视图兼图2的A-A剖视图；机箱等静件未示出。
图2是摆线销构式减速机的俯视图兼销盘结构局部剖视图；机箱等静件未示出。
图3是图2中销盘结构部分的放大图。
图4是销轴的主视图。
图5是图4的A向侧视图。
图6是圆形接盘主视图
图7是双配重接盘主视图
图8是单配重接盘主视图
图9是轴端接盘主视图
图10是图9的B向侧视图
图11是图10的C-C剖视图
图12是末端接盘主视图
图中：
部件代号：
G.高速组部件，D.低速组部件，X.销盘结构，S.首段销盘，Z.中段销盘，M.末段销盘。
零件编号：
1.销轴，2.滑套，3.圆形接盘，4.单配重接盘，5.双配重接盘，6.轴端接盘，7.末端接盘，8.套筒，9.挡圈，10.轴承，11.端盖，12.轴向圆柱销，13.径向圆柱销，14.轴承座，15.螺钉，16.半轴。
数字代号：
R.接盘半径，r.配重缺口半径，b.接盘厚度，e.销轴偏心距，e1.轴向圆柱销偏心距。i.传动比，η.传动效率。
具体实施方式：
图1是摆线销构式减速机的运动件结构总图，也是图2的A-A剖面图；其静止件除销盘结构的套筒及端盖等静止件外，其余均未画出。
图2是图1的俯视图和销盘结构部分的局部剖面俯视图。
摆线销构式减速机，除常规技术的箱体静件外，其运动件由高速组部件(G)和低速组部件(D)构成。其高速组部件(G)，由销盘结构(X)、轴承(10)、轴承座(14)和半轴(16)构成。
销盘结构(X)由3段销盘和2个接盘，通过轴向圆柱销(12)、径向圆柱销(13)和轴承(10)装配在套筒(8)内；其中3段销盘分别是：
①，首段销盘(S)：在两个接盘(4)、(5)之间装有销轴(1)和滑套(2)，用径向圆柱销(13)使销轴(1)防退；双配重接盘(4)，缺口为120°；单配重接盘(5)，缺口为240°；其缺口半径r由动平衡计算数值确定；
②，中段销盘(Z)：两个圆形接盘(3)之间装有销轴(1)和滑套(2)，用径向圆柱销(13)使销轴(1)防退；
③，末段销盘(M)：与首段销盘(S)完全相同，组装时轴向掉转180°，径向错位120°；
上述三种接盘(3)、(4)、(5)的半径R、厚度b均相等、两靣相互平行；大靣上有1个异形孔，其偏心距为e，其尺寸与销轴(1)端部尺寸过盈配合；还有3个轴向圆柱销(12)的定位孔，其偏心距为e1、夹角互为120°。
销盘结构(X)的末端接盘(7)，其大端半径R、厚度b均与上述三种接盘相同，大靣上也有3个轴向圆柱销(12)的定位孔，其偏心距为e1、夹角互为120°；其小端外径较小，安装圆锥滚子轴承。
销盘结构(X)的轴端接盘(6)，其大、小端尺寸与末端接盘(7)相同；只是在其小端端靣增加1个与半轴(16)相联接用的矩形槽口。
销盘结构(X)的套筒(8)为圆管状，内、外径同轴，内径与轴承(10)配合，外径与机箱的圆孔配合；两端有安装端盖(11)、轴承盖(14)的螺钉(15)的螺纹孔；中部侧面有齿形缺口，供摆线齿轮伸入仅与滑套(2)接触，而不与其它零件发生干涉。
综上所述核心问题题是销盘结构，再对其简明表达为：
销盘结构(X)由首段销盘(S)、中段销盘(Z)、末段销盘(M)组成；每段中部都有相同的销轴(1)和滑套(2)，用不同的接盘(3)、(4)、(6)、(6)、(7)来构成3段互为120°的曲轴，有配重达到动平衡防止震动；现有数控设备能确保精度；接盘外部有轴承(15)和套筒(8)，保障3段销盘的同轴度、强度和刚度。
按此结构特征制造的摆线销构式减速机，能实现3个滑套同时与摆线齿轮接触并正常滚动，连续匀速地拨动低速轴而产生旋转，输出由电机传来的扭矩。
与渐开线齿轮减速机比较也有优点：1，无齿靣滑移摩擦(近乎纯滚动)，不易发热，利于节省能源；2，无齿靣冲击，噪声极小，有利环境保护；3，体积小，重量轻，节省钢材和机械空间(1/2～1/4)；4，单级传动比很大，1级传动等于渐开线齿轮的2级传动，2级传动等于渐开线齿轮的3-4级传动。
与摆线针轮减速机比较具有优点：1，零件数量大幅度减少(其非标、运动件的数量不超过20件)，有利系列化生产；2，不易发热(齿轮每个齿轮流工作，且近乎纯滚动)，无须风扇降温；传动效率提高6％以上，节约能源；3，最小传动比由11降至5，便于扩大它的运用范围。
总之，本发明为摆线齿轮的外啮合、多齿差传动，实现中小功率、中高转速范围的开发和推广运用创造了极其有利的优良条件。
以上所述仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，作出的若干变形和改进，也应视为属于本发明专利权的保护范围。

Claims (5)

1.一种摆线销构式减速机，除常规技术的箱体静件外，其运动件由高速组部件(G)和低速组部件(D)构成，其特征在于，高速组部件(G)，由销盘结构(X)、轴承(10)、轴承座(14)和半轴(16)构成。
2.按权利要求1所述的摆线销构式减速机，其特征在于，销盘结构(X)由3段销盘和2个接盘，通过轴向圆柱销(12)、径向圆柱销(13)和轴承(10)装配在套筒(8)内；其中3段销盘分别是：
①，首段销盘(S)：在两个接盘(4)、(5)之间装有销轴(1)和滑套(2)，用径向圆柱销(13)使销轴(1)防退；双配重接盘(4)，缺口为120°；单配重接盘(5)，缺口为240°；其缺口半径r由动平衡计算数值确定；
②，中段销盘(Z)：两个圆形接盘(3)之间装有销轴(1)和滑套(2)，用径向圆柱销(13)使销轴(1)防退；
③，末段销盘(M)：与首段销盘(S)完全相同，组装时轴向掉转180°，径向错位120°；
上述三种接盘(3)、(4)、(5)的半径R、厚度b均相等、两靣相互平行；大靣上有1个异形孔，其偏心距为e，其尺寸与销轴(1)端部尺寸过盈配合；还有3个轴向圆柱销(12)的定位孔，其偏心距为e1、夹角互为120°。
3.按权利要求1或2所述的摆线销构式减速机，其特征在于，销盘结构(X)的末端接盘(7)，其大端半径R、厚度b均与上述三种接盘相同，大靣上也有3个轴向圆柱销(12)的定位孔，其偏心距为e1、夹角互为120°；其小端外径较小，安装圆锥滚子轴承。
4.按权利要求1或2所述的摆线销构式减速机，其特征在于，销盘结构(X)的轴端接盘(6)，其大、小端尺寸与末端接盘(7)相同；只是在其小端端靣增加1个与半轴(16)相联接用的矩形槽口。
5.按权利要求1或2所述的摆线销构式减速机，其特征在于，销盘结构(X)的套筒(8)为圆管状，内、外径同轴，内径与轴承(10)配合，外径与机箱的轴承孔配合；两端有安装端盖(11)、轴承盖(14)的螺钉(15)的螺纹孔；中部侧面有齿形缺口，供摆线齿轮伸入仅与滑套(2)接触，而不与其它零件发生干涉。
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