CN105508542A - 一种无回差二级摆线锥齿减速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无回差二级摆线锥齿减速器，属于精密机械传动领域，它包括机壳、输入轴、端盖、柱销I、锥齿套I、锥形摆线轮I、偏心套I、钢球组、十字盘、柱销II、锥齿套II、锥形摆线轮II、偏心套II、输出轴、预紧螺母、支承轴承、轴承端盖。该减速器采用NN型二级并联少齿差行星传动的基本结构，以锥形摆线轮上的外摆线锥形轮廓作为齿廓，与锥齿套啮合传动，通过施加预紧力来消除齿隙，同时配以无齿隙的浮动式钢球等速机构，具有结构简单、体积小、传动比大、零齿隙、传动精度高、低冲击的优点。同时，不同于普通的NN型摆线针轮传动，本发明中的两锥形摆线轮180°对称安装于不同的偏心轴段，并通过浮动式钢球等速机构连接，可实现啮合力与惯性力的平衡，具有传动运行时惯性力小，转臂轴承负载小、寿命高的优点。

Description

一种无回差二级摆线锥齿减速器

技术领域

本发明涉及一种精密减速传动装置，可应用于机器人、数控机床、航空、医疗器械、仪器仪表等精密机械传动领域。

背景技术

为了提高机器人等精密机械的传动精度与控制精度，要求使用的减速传动装置具有结构紧凑、体积小、传动比大、齿隙小、响应快、效率高等特点，同时要求减速传动装置具有较高的往复定位精度。

现有常用的精密减速传动装置多采用单级K-H-V型或二级NN型少齿差传动的机构形式。其中，单级K-H-V型少齿差传动可实现的传动比较小，难以适应机器人装备低速运转的需求。二级NN型少齿差传动可以实现较高的传动比，但是常见的NN型少齿差传动，两行星轮安装于同一偏心轴段，传动运行时惯性力大，转臂轴承负载很大、寿命较低，难以具备优良的传动性能。

中国专利号CN201320633087，公开日2014年3月12日，公开了一份名称为摆线钢球行星减速装置的专利文件，其轴承A、中心盘、行星盘和输出盘依次设在偏心输入轴上，中心盘与机架壳体固定连接，中心盘和行星盘相对应的端面上分别设有外摆线封闭槽和内摆线封闭槽，在外摆线和内摆线啮合区域设有若干个钢球A，行星盘和输出盘相对应的端面上分别设有封闭槽，封闭槽内设有钢球B，封闭槽大小与钢球B直径相匹配。该专利所述的减速装置可以实现无回差运动传递，不自锁，效率高，安全性能好，但其采用了单级K-H-V型少齿差传动的结构，传动比小，难以适应机器人装备低速运转的需求。。

中国专利200820076990.7，公开日2009年1月28日，公开了一份名称为时时无回差传动二级精度钢球行星减速器，其包括输入偏心轴、端面有摆线封闭槽的中心盘、组合式行星盘、端面有摆线封闭槽的输出盘及机架，组合式行星盘端面有摆线封闭槽的行星盘、蝶形弹簧、销轴和端面有摆线封闭槽的行星盘组成。该实用新型解决了精密钢球行星减速器因啮合副磨损出现间隙，导致传动回差及啮合副热膨胀导致卡死等问题，可实现减速器的时时自动无回差传动，但在该实用新型采用的NN型少齿差传动机构中，两行星盘安装于同一偏心轴段，传动运行时惯性力大，转臂轴承负载很大、寿命较低，且组合式行星盘的加工精度与装配精度要求很高，因此传动性能不佳。

发明内容

本发明克服上述存在的缺陷，提供一种无回差二级摆线锥齿减速器，属于精密机械传动领域。该减速器采用NN型二级并联少齿差行星传动的基本结构，以锥形摆线轮上的外摆线轮廓作为齿廓，与锥齿套啮合传动，通过施加预紧力来消除齿隙，同时配以无齿隙的浮动式钢球等速机构，具有结构简单、体积小、无回差、传动精度高、低冲击、传动比大的优点。同时，不同于普通的NN型摆线针轮传动，本发明中的两锥形摆线轮180°对称安装于不同的偏心轴段，并通过十字钢球式等速机构连接，可实现啮合力与惯性力的平衡，具有传动运行时惯性力小，转臂轴承负载小、寿命高的优点。

本发明采用如下技术方案：一种无回差二级摆线锥齿减速器，包括输入轴、输入轴端盖、端盖、转臂轴承I、锥形摆线轮I、柱销I、锥齿套I、偏心套I、钢球组、十字盘、钢球组、锥齿套II、柱销II、锥形摆线轮II、转臂轴承II、偏心套II、轴套、预紧螺母、输出轴端盖、输出轴、机壳。其特征是：输入轴通过过盈配合与偏心套I固连，并通过转臂轴承I与锥形摆线轮I连接；输入轴还通过过盈配合与偏心套II固连，并通过转臂轴承II与锥形摆线轮II连接。偏心套I与偏心套II的偏心距相等且呈180°对称布置。十字盘在锥形摆线轮I与锥形摆线轮II之间浮动。输出轴的右端为法兰盘结构。端盖通过螺钉组与机壳固连。

进一步地，所述锥形摆线轮I的轮缘是有一定锥度的外摆线轮廓，端盖的左端面上安装有柱销I，柱销I上安装锥齿套I。锥齿套I的锥度与锥形摆线轮I的轮缘锥度相同，构成第一级减速传动啮合副。锥形摆线轮II的轮缘也是有一定锥度的外摆线轮廓，输出轴右端面上安装有柱销II，柱销II上安装锥齿套II。锥齿套II的锥度与锥形摆线轮II的轮缘锥度相同，构成第二级减速传动啮合副。

还包括，所述的无回差二级摆线锥齿减速器，锥形摆线轮I的左端面上加工有一组锥形截面的垂直槽，十字盘右端面上也加工有一组相同尺寸锥形截面的垂直槽，两组垂直槽之间安装有活动的钢球组。锥形摆线轮II右端面加工有一组锥形截面的水平槽，十字盘左端面也加工有一组相同尺寸锥形截面的水平槽，两组水平槽之间安装有活动的钢球组。

还包括，所述的无回差二级摆线锥齿减速器，其输入轴右支承轴承采用内外圈轴向固定方式，输入轴左支承轴承采用内圈轴向固定、外圈轴向游动方式。机壳左端内孔加工有螺纹，拧入预紧螺母固定输出轴的左支承轴承，预紧螺母与机壳之间安装有止动垫圈。

采用以上技术方案后，本发明达到的有益效果是：

（1）锥形摆线轮齿廓与锥齿套有相同的锥度，通过轴向预紧可消除齿隙，锥形摆线轮I、十字盘、锥形摆线轮II以及其间的钢球组构成浮动式钢球等速机构，该等速机构中，各盘上锥形截面的水平槽、垂直槽与钢球之间形成四点啮合接触。当减速器往复正反转工作时，均可保证无齿隙，该减速器能够实现很高的传动精度，回差小于±4arc·min。

（2）浮动式钢球等速机构中钢球的位置可在槽中浮动以适应零件制造误差，加工精度要求低；该等速机构中钢球尺寸不受偏心距的影响，可自由确定钢球的尺寸，承载能力强。

（3）偏心轴段上的两偏心套采用180°偏心对称布置，产生的惯性力反向，可以相互抵消，从而平衡惯性力，减小转臂轴承所受的载荷，提高转臂轴承寿命。

（4）机壳左端内孔加工有螺纹，拧入预紧螺母推动轴系零件移动，可消除初装配时残留的齿隙，保证传动精度。同时，预紧螺母与机壳之间安装有止动垫圈，防止预紧螺母产生松动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图1的B-B剖面图；

图4为图1的C-C剖面图；

图1～图4中：

1—输入轴；2—输入轴右支承轴承；3—输入轴端盖；4—螺钉组；

5—转臂轴承I；6—端盖；7—锥形摆线轮I；8—柱销I；

9—锥齿套I；10—螺钉组；11—钢球组；12—十字盘；

13—钢球组；14—机壳；15—锥齿套II；16—柱销II；

17—锥形摆线轮II；18—转臂轴承II；19—输出轴右支承轴承20—输出轴左支承轴承；

21—预紧螺母；22—止动垫圈；23—输出轴端盖；24—输出轴；

25—螺钉组；26—垫圈；27—轴用弹性挡圈；28—输入轴左支承轴承；

29—轴套；30—偏心套II；31—轴用弹性挡圈；32—偏心套I；

33—轴用弹性挡圈。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本发明一种实施例的具体结构，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1～图3所示的一种无回差二级摆线锥齿减速器。动力由输入轴（1）输入，由于输入轴（1）通过过盈配合与偏心套I（32）固连，因此输入轴（1）带动偏心套I（32）一起自转，并通过偏心套I（32）上的转臂轴承I（5）带动锥形摆线轮I（7）作公转运动。锥形摆线轮I（7）与锥齿套I（9）啮合，被反推作低速自转，从而完成第一级减速传动。十字盘（12）左、右端面上的水平槽、垂直槽通过钢球组（11、13）与锥形摆线轮II（17）右端面上的水平槽、锥形摆线轮I（7）左端面上的垂直槽构成啮合副，使十字盘通过钢球与水平槽、竖直槽的啮合左右、上下滑动，从而组成浮动式钢球等速机构。锥形摆线轮I（7）经第一级减速后的自转运动通过浮动式钢球等速机构等速传递给锥形摆线轮II（17）。锥形摆线轮II（17）与锥齿套II（15）啮合，推动输出轴（24）以更低的角速度转动，从而完成第二级减速传动。

本实例中机壳（14）的左端内孔加工有螺纹，拧入预紧螺母（21）推动轴系零件作轴向移动，可消除锥形摆线轮与锥齿套以及锥形槽与钢球组（11、13）之间的齿隙，保证传动精度。同时，预紧螺母（21）与机壳（14）之间安装止动垫圈（22），防止预紧螺母（21）产生松动。输入轴（1）采用右支承轴承（2）双向固定，左支承轴承（28）游动的支承结构，既保证了轴系零件的定位，又能满足消除齿隙过程中轴系零件的轴向移动要求。

Claims (5)

1.一种无回差二级摆线锥齿减速器，包括输入轴（1）、输入轴端盖（3）、端盖（6）、转臂轴承I（5）、锥形摆线轮I（7）、柱销I（8）、锥齿套I（9）、偏心套I（32）、钢球组（11）、十字盘（12）、钢球组（13）、锥齿套II（15）、柱销II（16）、锥形摆线轮II（17）、转臂轴承II（18）、偏心套II（30）、轴套（29）、预紧螺母（21）、输出轴端盖（23）、输出轴（24）、机壳（14），其特征是：输入轴（1）通过过盈配合与偏心套I（32）固连，并通过转臂轴承I（5）与锥形摆线轮I（7）连接；输入轴（1）还通过过盈配合与偏心套II（30）固连，并通过转臂轴承II（18）与锥形摆线轮II（17）连接，偏心套I（32）与偏心套II（30）的偏心距相等且呈180°对称布置，十字盘（12）在锥形摆线轮I（7）与锥形摆线轮II（17）之间浮动，输出轴（24）的右端为法兰盘结构，端盖（6）通过螺钉组（10）与机壳（14）固连。

2.根据权利要求1所述的一种无回差二级摆线锥齿减速器，其特征是：所述锥形摆线轮I（7）的轮缘是有一定锥度的外摆线轮廓，端盖（6）的左端面上安装有柱销I（8），柱销I（8）上安装锥齿套I（9），锥齿套I（9）的锥度与锥形摆线轮I（7）的轮缘锥度相同，构成第一级减速传动啮合副，锥形摆线轮II（17）的轮缘也是有一定锥度的外摆线轮廓，输出轴（24）右端面上安装有柱销II（16），柱销II（16）上安装锥齿套II（15），锥齿套II（15）的锥度与锥形摆线轮II（17）的轮缘锥度相同，构成第二级减速传动啮合副。

3.根据权利要求1所述的一种无回差二级摆线锥齿减速器，其特征是：所述锥形摆线轮I（7）的左端面上加工有一组锥形截面的垂直槽，十字盘（12）右端面上也加工有一组相同尺寸锥形截面的垂直槽，两组垂直槽之间安装有活动的钢球组（11），锥形摆线轮II（17）右端面加工有一组锥形截面的水平槽，十字盘（12）左端面也加工有一组相同尺寸锥形截面的水平槽，两组水平槽之间安装有活动的钢球组（13）。

4.根据权利要求1所述的一种无回差二级摆线锥齿减速器，其特征是：所述输入轴（1）右支承轴承（2）采用内外圈轴向固定方式，输入轴（1）左支承轴承（28）采用内圈轴向固定、外圈轴向游动方式。

5.根据权利要求1所述的一种无回差二级摆线锥齿减速器，其特征是：所述机壳（14）左端内孔加工有螺纹，拧入预紧螺母（21）固定输出轴（24）的左支承轴承（20），预紧螺母（21）与机壳（14）之间安装有止动垫圈（22）。