CN108468760A - 内齿柔轮减速机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内齿柔轮减速机，其包括：行星轮组，所述行星轮组上设置有第一啮合部和第二啮合部；内齿圈，所述内齿圈与行星轮组的第一啮合部连接；柔轮，所述柔轮内壁上设置有内齿部，所述内齿部与行星轮组的第二啮合部连接；以及外壳，所述外壳内设置有容腔，所述行星轮组、内齿圈和柔轮设置在容腔内。本发明具有较高的啮合强度，可以降低零件加工精度要求同时达成高精度输出，制备成本低，并且齿轮磨损较小，可逆性较佳。

Description

内齿柔轮减速机

技术领域

本发明涉及减速机领域，具体涉及一种内齿柔轮减速机。

背景技术

减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，是一种相对精密的机械。使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途，其中行星减速机和谐波减速机为常用的种类。

行星减速机由一个内齿环紧密结合于齿箱壳体上，环齿中心有一个自外部动力所驱动的太阳齿轮，介于两者之间有一组由多颗齿轮组合于行星架上的行星齿轮组，行星架上设置有输出轴，当动力驱动太阳齿时，可带动行星齿轮自转，并循着内齿环的轨迹沿中心公转，行星齿轮的旋转带动输出轴输出动力；特别是一种齿差行星减速机，能过做到比普通行星减速机更大的减速比，其具有两层内齿圈，行星轮数量为A，此时A为>＝2的任意整数，行星轮同时咬合此两层内齿，其中一个内齿圈是标准齿型，其齿数假设为N，另一个内齿圈则为变异齿型，其齿数为N+A或N-A，两个内齿圈因为有齿差，从而形成输出；

但是其具有不可避免的缺陷存在：

1.啮合强度较弱：其中变异齿型的内齿圈，与行星轮啮合时，齿型无法完整啮合，为局部接触，且啮合的齿数较少，因此导致啮合强度不足，承载扭力下降；

2.背隙较大：由于变异齿型的内齿圈无法与行星轮完整啮合，也容易产生较大的齿背隙，若要改善背隙，则需要更高的加工精度；

3.齿轮磨损较大：变异齿型的内齿圈与行星轮啮合传动时，同时有滚动摩擦与滑动摩擦，导致齿轮容易磨损。

谐波减速机有一层内齿圈，其齿数为N，一个波发生器，其波数为A，且A为>＝2的任意整数，一个外齿柔轮，其齿数为N-A，使用时波发生器将外齿柔轮顶出，使柔轮尖点位置的外齿与内齿圈咬合，因两者之间有齿差，从而形成输出，谐波齿轮减速器具有高精度、高承载力等优点，和普通减速器相比，由于使用的材料要少50％，其体积及重量至少减少1/3；

但是其具有不可避免的缺陷存在：

1.加工精度要求极高，允许零件公差小：其背隙由内齿圈与柔轮外齿的啮合紧密度决定，因此对于内齿圈，波发生器，柔轮外齿的尺寸要求极高，使之达到紧密啮合的效果；

2.启动转矩较大，须增加形变轴承的成本：在波发生器与柔轮内壁之间，需要加装一个可形变轴承来减少波发生器与柔轮内壁的摩擦，因此在启动瞬间，需要同时使形变轴承及柔轮产生型变，导致启动转矩偏大，而形变轴承的存在也增加了成本；

3.可逆性较差：在某些需要输出端逆向输入时，由于较高的启动转矩成为较高的握紧力，因此需要更高的逆向输入扭力才能运转，容易伤害齿轮，导致使用条件受限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种内齿柔轮减速机，具有较高的啮合强度，可以降低零件加工精度要求同时达成高精度输出，制备成本低，并且齿轮磨损较小，可逆性较佳。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种内齿柔轮减速机，其包括：

行星轮组，所述行星轮组上设置有第一啮合部和第二啮合部；

内齿圈，所述内齿圈与行星轮组的第一啮合部连接；

柔轮，所述柔轮内壁上设置有内齿部，所述内齿部与行星轮组的第二啮合部连接；

以及外壳，所述外壳内设置有容腔，所述行星轮组和柔轮设置在容腔内。

进一步的，所述行星轮组包括至少两个行星动力轮，所述行星动力轮与柔轮的内齿部啮合连接，所述柔轮在行星动力轮的啮合支撑下发生形变。

进一步的，所述行星轮组还包括支撑轮，所述支撑轮的数量与行星动力轮的数量一致，所述支撑轮设置在相邻的两个行星动力轮之间，所述支撑轮抵接设置在柔轮的内齿部上。

进一步的，所述行星动力轮表面设置有第一齿牙部和第二齿牙部，多个所述行星动力轮的第一齿牙部配合形成第一啮合部，多个所述行星动力轮的第二齿牙部配合形成第二啮合部，所述第一齿牙部的齿牙数量与第二齿牙部的齿牙数量一致或者第一齿牙部的齿牙数量大于第二齿牙部的齿牙数量或者第一齿牙部的齿牙数量小于第二齿牙部的齿牙数量。

进一步的，所述支撑轮表面设置有第三齿牙部，所述第三齿牙部与柔轮的内齿部啮合连接。

进一步的，所述支撑轮表面还设置有第四齿牙部，所述第四齿牙部与内齿圈啮合连接。

进一步的，所述行星轮组中间设置有阳轮，所述阳轮与第一动力端连接，所述柔轮上设置有第二动力端，所述第一动力端和第二动力端分别设置为动力输入组件和动力输出组件。

进一步的，所述行星轮组的行星架与第一动力端连接，所述柔轮上设置有第二动力端，所述第一动力端和第二动力端分别设置为动力输入组件和动力输出组件。

本发明的有益效果：

1.提高啮合强度，可形变的柔轮的内齿部齿型可以保持标准齿型，与行星轮组啮合时，可以完整啮合，提高了啮合强度，增加承载扭力；

2.背隙较小，允许较低的加工精度，由于柔轮可形变，其在材料的弹性应力作用下，会自然向内收束啮合，因此可以吸收行星轮组尺寸公差，又因为柔轮只与设置在内部的行星轮组啮合，因此不存在柔轮外齿与内齿圈啮合的位置精度问题，可以降低零件加工精度要求，同时保证良好的输出精度；

3.齿轮磨损较小，可形变的柔轮与行星轮组啮合传动时，可视为正常的内齿圈与外齿轮啮合，维持滚动摩擦状态，减少齿轮磨损；

4.启动转矩较小，且减少形变轴承的成本，由行星动力轮来顶出内齿柔轮，启动时不需要使轴承形变，因此启动转矩较小，同时不需要形变轴承来降低摩擦，因此可降低成本；

5.可逆性较佳，由于启动转矩较小，也就是握紧力较小，因此不需要太高的逆向输入扭力就能运转，可逆性提高。

附图说明

图1是本发明的行星轮与柔轮配合示意图；

图2是本发明的行星架驱动的截面结构示意图；

图3是本发明阳轮驱动的截面结构示意图；

图4是本发明图3的***结构示意图；

图5是本发明具有支撑轮的传动示意图；

图6是本发明具有单层齿牙的支撑轮的传动示意图；

图7是本发明具有双层齿牙的支撑轮的传动示意图；

图8是本发明同齿数行星动力轮示意图；

图9是本发明第一种异齿数行星动力轮示意图；

图10是本发明第二种异齿数行星动力轮示意图。

图中标号说明：1、行星轮组，11、第一啮合部，12、第二啮合部，13、内齿圈，14、行星动力轮，141、第一齿牙部，142、第二齿牙部，15、支撑轮，151、第三齿牙部，152、第四齿牙部，16、行星架，2、柔轮，21、内齿部，3、外壳，4、阳轮，5、第一动力端，6、第二动力端，A、内齿圈设置位置，B、柔轮设置位置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示，本发明的内齿柔轮减速机的一实施例，具有行星轮组1和柔轮2，行星轮组上设置有第一啮合部11和第二啮合部12，第一啮合部与行星轮组的内齿圈13连接，行星轮组在内齿圈内啮合转动；柔轮内壁上设置有内齿部21，内齿部与第二啮合部连接，柔轮在行星轮组外周上啮合转动；此时行星轮组与内齿圈之间形成第一层减速，即行星减速，而柔轮与行星轮组之间形成第二层减速，由于柔轮内齿部的齿数与内齿圈的齿数不相同，因此即为齿差减速，而行星轮组、内齿圈与柔轮配合后形成一个合并减速效果；

通过在柔轮内壁进行设置内齿部后，内齿部直接与行星轮组啮合，从而使得内齿部的齿型可以保持标准齿型，与行星轮组啮合时，可以完整啮合，提高了啮合强度，增加承载扭力；而在完整啮合的状态下转动时，可视为正常的齿圈与齿轮啮合，维持滚动摩擦状态，减少齿轮磨损；

并且在柔轮可以变形的弹性基础上，内壁设置的内齿部会自然向内收束啮合，因此可以吸收行星轮组尺寸公差，又因为柔轮只与设置在内部的行星轮组啮合，因此不存在柔轮外齿与内齿圈啮合的位置精度问题，可以降低零件加工精度要求，同时保证良好的输出精度，达到背隙小、允许较低的加工精度的效果。

其中，行星轮组包括至少两个行星动力轮14，柔轮的形变通过行星动力轮的支撑得到，此时行星动力轮处于柔轮形变后的长轴上，并且行星动力轮的外齿牙与柔轮的内齿部啮合连接，当行星动力轮转动时，即可带动柔轮实现转动；因此启动时只需要使柔轮形变，启动转矩较小，同时不需要形变轴承来降低摩擦，可降低成本；

并且由于启动转矩较小，也就是握紧力较小，因此不需要太高的逆向输入扭力就能运转，可逆性提高，可逆性较佳。

上述的行星轮组、内齿圈和柔轮可以设置在外壳3内的容腔内，形成有效的相对位置固定，此处的外壳也可以为支架等。

在一实施例中，参照图2所示，将行星轮组的行星架16与第一动力端5连接，柔轮上设置有第二动力端6，第一动力端可以为动力输入组件，即一输入轴，该输入轴直接与行星架固定连接，输入轴转动行星架转动，带动第二动力端为动力输出组件，动力输入组件输入动力后，行星架带动行星动力轮进行公转，在公转的同时行星动力轮与内齿圈啮合进行自转，行星动力轮自转后即带动柔轮进行转动；

在该实施例中，由于没有阳轮的存在，因此能够减少一层啮合带来的齿牙加工精度和齿牙磨损问题，可以有效降低零件加工精度要求，同时保证良好的输出精度。

当上述结构无阳轮时，其减速比＝柔轮的内齿部齿数/柔轮的内齿部齿数与内齿圈齿数之差。

在一实施中，参照图3和图4所示，行星轮组中间设置有阳轮4，阳轮与第一动力端5连接，柔轮上设置有第二动力端6，第一动力端可以为动力输入组件，第二动力端为动力输出组件，动力输入组件输入动力后，阳轮转动，即与行星轮组、内齿圈和柔轮配合形成有效的齿差行星减速，柔轮通过动力输出组件输出；

上述行星减速比＝(内齿圈齿数/阳轮齿数)+1

齿差减速比＝(柔轮的内齿部齿数/柔轮的内齿部齿数与内齿圈齿数之差)

而合并减速比＝行星减速比*齿差减速比

以内齿圈齿数为80、行星轮齿数为30、阳轮齿数为20以及柔轮的内齿部齿数为78为例：

上述行星减速比＝(80/20)+1＝5

齿差减速比＝78/(78-80)＝-39，负号表示反向旋转

合并减速比＝5*-39＝-195，负号表示反向旋转

在一实施例中，参照图5所示，行星轮组还包括支撑轮15，支撑轮的数量与行星动力轮的数量一致，支撑轮设置在相邻的两个行星动力轮之间，支撑轮抵接设置在柔轮的内齿部上，图中的A表示内齿圈设置位置，B表示柔轮设置位置；通过支撑轮能够保持柔轮被抵紧，齿牙啮合度高，不存在脱齿现象；此支撑轮设置在行星架上，与行星架一并转动，即公转运动，而支撑轮由于与柔轮抵紧，在柔轮的转动下，支撑轮摩擦转动，形成自转。

其中，参照图6所示，支撑轮表面还可以设置第三齿牙部151，第三齿牙部与柔轮的内齿部啮合连接，通过齿牙啮合的方式连接后，支撑轮与柔轮之间的摩擦力大大降低，柔轮转动更加顺畅。

参照图7所示，上述的支撑轮表面还可以设置第四齿牙部152，第四齿牙部与内齿圈啮合连接，在运行时，支撑轮同时与内齿圈和柔轮内齿部啮合，具有良好的运行修正功能，并且转动时稳定性更高。

在一实施例中，行星动力轮表面设置有第一齿牙部141和第二齿牙部142，多个行星动力轮的第一齿牙部配合形成第一啮合部，多个行星动力轮的第二齿牙部配合形成第二啮合部；

其中，参照图8所示，第一齿牙部的齿牙数量可以与第二齿牙部的齿牙数量一致，因此第一啮合部对应的内齿圈齿数(即第一层内齿圈齿数)与第二啮合部对应的内齿圈齿数相同(即第二层内齿圈齿数，由于本申请采用柔轮，因此第二层内齿圈是一个模拟部件)；

参照图9所示，第一齿牙部的齿牙数量可以大于第二齿牙部的齿牙数量；其齿差减速比能够具有更多的变化范围；

参照图10所示，第一齿牙部的齿牙数量可以小于第二齿牙部的齿牙数量；其齿差减速比能够具有更多的变化范围；

上述的行星动力轮能够根据阳轮的变化而变化，制备随意性增加，适用范围也大大提高。

并且采用本申请所述的结构制备时，由于内齿设置的柔轮设计，减速机的装配零部件减少，且可以由纯塑料件组装而成，大大降低制备成本。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种内齿柔轮减速机，其特征在于，其包括：

行星轮组，所述行星轮组上设置有第一啮合部和第二啮合部；

内齿圈，所述内齿圈与行星轮组的第一啮合部连接；

柔轮，所述柔轮内壁上设置有内齿部，所述内齿部与行星轮组的第二啮合部连接；

以及外壳，所述外壳内设置有容腔，所述行星轮组和柔轮设置在容腔内。

2.如权利要求1所述的内齿柔轮减速机，其特征在于，所述行星轮组包括至少两个行星动力轮，所述行星动力轮与柔轮的内齿部啮合连接，所述柔轮在行星动力轮的啮合支撑下发生形变。

3.如权利要求2所述的内齿柔轮减速机，其特征在于，所述行星轮组还包括支撑轮，所述支撑轮的数量与行星动力轮的数量一致，所述支撑轮设置在相邻的两个行星动力轮之间，所述支撑轮抵接设置在柔轮的内齿部上。

4.如权利要求2所述的内齿柔轮减速机，其特征在于，所述行星动力轮表面设置有第一齿牙部和第二齿牙部，多个所述行星动力轮的第一齿牙部配合形成第一啮合部，多个所述行星动力轮的第二齿牙部配合形成第二啮合部，所述第一齿牙部的齿牙数量与第二齿牙部的齿牙数量一致或者第一齿牙部的齿牙数量大于第二齿牙部的齿牙数量或者第一齿牙部的齿牙数量小于第二齿牙部的齿牙数量。

5.如权利要求3所述的内齿柔轮减速机，其特征在于，所述支撑轮表面设置有第三齿牙部，所述第三齿牙部与柔轮的内齿部啮合连接。

6.如权利要求5所述的内齿柔轮减速机，其特征在于，所述支撑轮表面还设置有第四齿牙部，所述第四齿牙部与内齿圈啮合连接。

7.如权利要求1-6任意一项所述的内齿柔轮减速机，其特征在于，所述行星轮组中间设置有阳轮，所述阳轮与第一动力端连接，所述柔轮上设置有第二动力端，所述第一动力端和第二动力端分别设置为动力输入组件和动力输出组件。

8.如权利要求1-6任意一项所述的内齿柔轮减速机，其特征在于，所述行星轮组的行星架与第一动力端连接，所述柔轮上设置有第二动力端，所述第一动力端和第二动力端分别设置为动力输入组件和动力输出组件。