CN109296706A

CN109296706A - 一种关节减速器

Info

Publication number: CN109296706A
Application number: CN201811487290.1A
Authority: CN
Inventors: 黄康; 许锋炜; 熊杨寿; 田阳
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2019-02-01

Abstract

本发明公开了一种关节减速器，包括箱体、一级输入齿轮轴、二级输入齿轮轴、三级输入齿轮轴和三级输出齿轮；所述三级输出齿轮可转动地设置一级输入齿轮轴上；所述一级输入齿轮轴的一端通过三级输出齿轮可转动地支撑在箱体一侧，另一端可转动地支撑在箱体另一侧；所述二级输入齿轮轴和三级输入齿轮轴分别可转动地支撑在箱体两侧。本发明采用的是定轴轮系结构，在保证了圆柱齿轮减速器可靠性高、传动效率高、传动平稳、成本低等优点的同时，也克服了其传动比小、体积大的缺点。

Description

一种关节减速器

技术领域

本发明涉及传动装置的技术领域，尤其涉及一种关节减速器。

背景技术

齿轮减速器在我国的发展已有近40年的历史，广泛应用于国民经济及国防工业的各个领域，齿轮减速器主要有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥—圆柱齿轮减速器三种，其中圆柱齿轮减速器是一种常见的减速器，被广泛运用于工业装备的传动***，圆柱齿轮减速器不仅具有可靠性高、传动效率高、传动平稳、成本低等优点，同时也具有传动比小、体积大等缺点，而造成该缺点的原因在于齿轮减速器中的齿轮为渐开线齿轮，渐开线齿轮具有最小齿数的要求。

为了解决齿轮减速器传动比小、体积大的缺点，而采用微线段齿轮取代渐开线齿轮的方法制造新型齿轮减速器，其中微线段齿轮是一种新型高性能齿轮，比普通渐开线齿轮具有更高的接触强度和弯曲强度，具有传递平稳、振动小和噪音低的优点，其最小齿数为3，远远小于渐开线齿轮的最小齿数，所能达到的最小体积也远远小于渐开线齿轮，且相对于渐开线齿轮其具有更大的承载能力和更高的强度，将微线段齿轮技术应用于圆柱齿轮减速器中，在保证了减速器原有优点的基础上，可实现其传动比的增大和体积的减小。

此外，目前工业设备在朝整洁化、一体化发展，如设备线路不再安放在设备外部，转而在不影响设备正常工作的情况下布置在设备内部。因此，在产品设计时，需为设备线路的安放设计相对应的结构。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可靠性高、传动效率高、传动平稳、成本低、传动比大、体积小的定轴微线段齿轮关节减速器来解决上述问题。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种关节减速器，包括箱体、一级输入齿轮轴、二级输入齿轮轴、三级输入齿轮轴和三级输出齿轮；

所述三级输出齿轮可转动地设置一级输入齿轮轴上；所述一级输入齿轮轴的一端通过三级输出齿轮可转动地支撑在箱体一侧，另一端可转动地支撑在箱体另一侧；所述二级输入齿轮轴和三级输入齿轮轴分别可转动地支撑在箱体两侧；

其中，所述二级输入齿轮轴和三级输入齿轮轴为空心轴。

进一步，所述一级输入齿轮轴、二级输入齿轮轴和三级输入齿轮轴之间平行设置，且采用三角布置。

进一步，所述箱体分为左箱体和右箱体；所述左箱体和右箱体的开口处形成有法兰，所述法兰上形成有通孔；螺钉穿过通孔将左箱体和右箱体的法兰连接在一起。

进一步，所述右箱体的箱体深度大于左箱体的箱体深度。

进一步，所述一级输入齿轮轴的右端设置有第一支撑轴承，所述第一支撑轴承的左侧齿轮轴上形成有轴肩，所述第一支撑轴承与轴肩紧贴；所述第一支撑轴承固定在右箱体上；所述第一支撑轴承左侧形成有与一级输入齿轮轴固连的一级输入齿轮；所述一级输入齿轮左侧的齿轮轴上设置有第七支撑轴承和第八支撑轴承，所述第七支撑轴承和第八支撑轴承的右侧的齿轮轴上分别形成有轴肩；所述三级输出齿轮通过第七支撑轴承和第八支撑轴承与一级输入齿轮轴连接；所述三级输出齿轮的齿轮孔形成为台阶状，所述第七支撑轴承连接处的齿轮孔直径小于第八支撑轴承连接处的齿轮孔直径；所述三级输出齿轮上形成有齿轮毂，所述齿轮毂位于三级输出齿轮的左侧，且所述齿轮毂上设置有第二支撑轴承；所述第二支撑轴承和三级输出齿轮之间形成有轴肩；所述第二支撑轴承与左箱体连接。

进一步，所述二级输入齿轮轴的右端的齿轮轴上设置有第三支撑轴承，所述第三支撑轴承固定在右箱体上；所述第三支撑轴承左侧的齿轮轴上设置有一级输出齿轮，所述一级输出齿轮通过平键固定在二级输入齿轮轴上，且所述一级输出齿轮与一级输入齿轮啮合；所述一级输出齿轮的左侧齿轮轴上形成有与二级输入齿轮轴固连的二级输入齿轮，且所述二级输入齿轮的右端面与一级输出齿轮的左端面接触；所述二级输入齿轮轴的左端设置有第四支撑轴承，所述第四支撑轴承的右侧齿轮轴上形成有轴肩；所述第四支撑轴承固定在左箱体上。

进一步，所述一级输出齿轮与第三支撑轴承之间的齿轮轴上设置有第一轴套。

进一步，所述三级输入齿轮轴的右端设置有第五支撑轴承，所述第五支撑轴承固定在右箱体上；所述三级输入齿轮轴的左侧齿轮轴上设置有二级输出齿轮，所述二级输出齿轮通过平键固定在三级输入齿轮轴上，且所述二级输出齿轮与二级输入齿轮啮合；所述二级输出齿轮左侧齿轮轴上形成有与三级输入齿轮轴固连的三级输入齿轮，所述三级输入齿轮的右端面与二级输出齿轮的左端面紧贴，且所述三级输入齿轮与三级输出齿轮啮合；所述三级输入齿轮轴左端设置有第六支撑轴承，所述第六支撑轴承右侧的齿轮轴上形成有轴肩；所述第六支撑轴承固定在左箱体上。

进一步，所述第五支撑轴承和二级输出齿轮之间的齿轮轴上设置有第二轴套。

进一步，所述的关节减速器内所有的齿轮均为微线段齿轮。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明的齿轮轴采用三角位置布置，令整个传动结构更加紧凑，减小了减速器的体积；

2.本发明采用微线段齿轮技术，微线段齿轮最小齿数可达到3，在保证齿轮强度的前提下大大减小了齿轮副中主动轮的齿数，从而在达到大传动比的同时也减小了传动结构的体积；

3.本发明采用的是定轴轮系结构，在保证了圆柱齿轮减速器可靠性高、传动效率高、传动平稳、成本低等优点的同时，也克服了其传动比小、体积大的缺点；

4.本发明的齿轮位置布置将每根齿轮轴长度降到最小，保证了齿轮轴的扭转强度，减小了减速器整体的轴向尺寸；

5.本发明的输入轴与输出轴采用同轴结构，令减速器实现同轴传输；

6.本发明的齿轮轴设有轴向通孔，允许线路穿过整个减速器，使整个传动设备整洁化、一体化。

附图说明

图1为本发明的关节减速器的整体结构示意图；

图2为本发明的关节减速器的内部结构正向示意图；

图3为本发明的关节减速器的内部结构轴向示意图；

图4为本发明的一级输入齿轮轴的结构示意图；

图5为本发明的第一中间轴组件的结构示意图；

图6为本发明的第二中间轴组件的结构示意图；

图7为本发明的箱体结构示意图；

图8为本发明的防干涉计算示意图。

图中标记示意为：1-右箱体、2-左箱体、3-一级输入齿轮轴、4-第一支撑轴承、5-第二支撑轴承、6-一级输出齿轮、7-二级输入齿轮轴、8-第三支撑轴承、9-第四支撑轴承、10-二级输出齿轮、11-三级输入齿轮轴、12-第五支撑轴承、13-第六支撑轴承、14-三级输出齿轮、15-第七支撑轴承、16-第八支撑轴承、17-螺钉、18-平键、19-第一套筒、20-第二套筒。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例为了克服现有技术的不足，提供了一种传动效率高，传动平稳、成本低、传动比大、体积小的定轴微线段齿轮关节减速器。

如图1所示，一种关节减速器，包括箱体、一级输入齿轮轴3、二级输入齿轮轴7、三级输入齿轮轴11和三级输出齿轮14；

所述三级输出齿轮14可转动地设置一级输入齿轮轴3上；所述一级输入齿轮轴的一端通过三级输出齿轮14可转动地支撑在箱体一侧，另一端可转动地支撑在箱体另一侧；所述二级输入齿轮轴7和三级输入齿轮轴11分别可转动地支撑在箱体两侧。

在本实施例中，所述一级输入齿轮轴3、二级输入齿轮轴7和三级输入齿轮轴11之间平行设置，且采用三角布置，从而节省空间，使得关节减速器的体积更小。其中，一级输入齿轮轴3作为输入轴，三级输出齿轮14作为输出轴，一级输入齿轮轴3依次将动力传输至二级输入齿轮轴7、三级输入齿轮轴11和三级输出齿轮14，最后由三级输出齿轮14将动力输出。

如图7所示，所述箱体分为左箱体2和右箱体1；所述左箱体2和右箱体1的开口处形成有法兰，所述法兰上形成有通孔，以通过螺钉17将左箱体2和右箱体1的法兰连接在一起，从而将所述左箱体2和右箱体1连接在一起。优选地，右箱体1的箱体深度大于左箱体2的箱体深度。

在本实施例中，所述一级输入齿轮轴3左端通过三级输出齿轮14可转动地支撑在左箱体2上，右端可转动地支撑在右箱体1上，所述二级输入齿轮轴7和三级输入齿轮轴14可转动地支撑在左箱体2和右箱体1上。

如图4所示，所述一级输入齿轮轴3的右端设置有第一支撑轴承4，所述第一支撑轴承4的左侧齿轮轴上形成有轴肩，所述第一支撑轴承4与轴肩紧贴，用于防止第一支撑轴承4向左侧移动；所述第一支撑轴承4固定在右箱体1上；所述第一支撑轴承4左侧形成有与一级输入齿轮轴3固连的一级输入齿轮；所述一级输入齿轮左侧的齿轮轴上设置有第七支撑轴承15和第八支撑轴承16，所述第七支撑轴承15和第八支撑轴承16的右侧的齿轮轴上分别形成有轴肩，用于防止第七支撑轴承15和第八支撑轴承16向右侧移动；所述三级输出齿轮14通过第七支撑轴承15和第八支撑轴承16与一级输入齿轮轴3连接，具体地，所述三级输出齿轮14的齿轮孔形成为台阶状，所述第七支撑轴承15连接处的齿轮孔直径小于第八支撑轴承16连接处的齿轮孔直径；所述三级输出齿轮14上形成有齿轮毂，所述齿轮毂位于三级输出齿轮14的左侧，且所述齿轮毂上设置有第二支撑轴承5；所述第二支撑轴承5和三级输出齿轮14之间形成有轴肩；所述第二支撑轴承5与左箱体2连接。

如图5所示，所述二级输入齿轮轴7的右端的齿轮轴上设置有第三支撑轴承8，所述第三支撑轴承8固定在右箱体1上；所述第三支撑轴承8左侧的齿轮轴上设置有一级输出齿轮6，所述一级输出齿轮6通过平键18固定在二级输入齿轮轴7上，且所述一级输出齿轮6与一级输入齿轮啮合；所述一级输出齿轮6的左侧齿轮轴上形成有与二级输入齿轮轴7固连的二级输入齿轮，且所述二级输入齿轮的右端面与一级输出齿轮6的左端面接触；所述二级输入齿轮轴7的左端设置有第四支撑轴承9，所述第四支撑轴承9的右侧齿轮轴上形成有轴肩，用于防止第四支撑轴承9向右侧移动；所述第四支撑轴承9固定在左箱体2上。

在本实施例中，所述一级输出齿轮6与第三支撑轴承8之间的齿轮轴上还设置有第一轴套19，用于防止二者接触且定位第三支撑轴承8。

如图6所示，所述三级输入齿轮轴11的右端设置有第五支撑轴承12，所述第五支撑轴承12固定在右箱体1上；所述三级输入齿轮轴11的左侧齿轮轴上设置有二级输出齿轮10，所述二级输出齿轮10通过平键18固定在三级输入齿轮轴11上，且所述二级输出齿轮10与二级输入齿轮啮合；所述二级输出齿轮10左侧齿轮轴上形成有与三级输入齿轮轴11固连的三级输入齿轮，所述三级输入齿轮的右端面与二级输出齿轮10的左端面紧贴，且所述三级输入齿轮与三级输出齿轮14啮合；所述三级输入齿轮轴11左端设置有第六支撑轴承13，所述第六支撑轴承13右侧的齿轮轴上形成有轴肩，用于限制第六支撑轴承13向右侧移动；所述第六支撑轴承13固定在左箱体2上。

在本实施例中，所述第五支撑轴承12和二级输出齿轮10之间的齿轮轴上还设置有第二轴套20，用于防止二者接触且定位第五支撑轴承12。

在本发明的关节减速器中，一级输入齿轮位于一级输入齿轮轴3右侧位置，三级输出齿轮14位于一级输入齿轮轴3左侧位置；一级输出齿轮6位于二级输入齿轮轴7右侧位置，并与一级输入齿轮啮合；二级输入齿轮位于二级输入齿轮轴7中间位置，且二级输入齿轮右端面与一级输出齿轮6左端面紧贴；二级输出齿轮10位于三级输入齿轮轴11中间位置，并与二级输入齿轮啮合；三级输入齿轮位于三级输入齿轮轴11左侧位置，并与三级输出齿轮14啮合，且三级输入齿轮右端面与二级输出齿轮10左端面紧贴。本发明的齿轮减速器在工作时，一级输入齿轮轴3为减速器的输入轴，其依次将动力传输至二级输入齿轮轴7、三级输入齿轮轴11和三级输出齿轮14，最后由三级输出齿轮14将动力输出。

另一方面，一级输入齿轮轴3与二级输入齿轮轴7、三级输入齿轮轴11之间采用三角布置，从而可以节省空间，此外还可以通过计算等到每个齿轮的齿数，避免发生齿轮与齿轮轴间的干涉，进一步规定箱体的相关尺寸。

具体地，本发明的关节减速器内所有的齿轮均为微线段齿轮，其中微线段齿轮的强度高，并且最小齿数可达到3，且远小于渐开线齿轮的最小齿数，可以在达到较大传动比的同时使得减速器整体结构的体积变小。在本实施例中，一级输入齿轮与一级输出齿轮6的模数m1＝3，齿数z1＝8，z2＝44；二级输入齿轮与二级输出齿轮10的模数m2＝3，齿数z3＝10，z4＝47；三级输入齿轮与三级输出齿轮14的模数m3＝4，齿数z5＝10，z6＝32。齿轮轴间的三角位置分布为边长分别为78mm，85.5mm，84mm的三角形，整个减速器结构的传动比为-(z2·z4·z6)/(z1·z3·z5)＝-82.72，输入与输出转向相反，整个减速器的径向尺寸为306mm，轴向尺寸为84mm，实现了减速器的大传动比、小体积。

由于齿轮轴采用三角位置布置，为防止齿轮与齿轮轴间发生干涉，进行如下相关计算。

设一级输入齿轮与一级输出齿轮6的模数m1，齿数z1、z2，两齿轮中心距a1；二级输入齿轮与二级输出齿轮10的模数m2，齿数z3、z4，两齿轮中心距a2；三级输入齿轮与三级输出齿轮14的模数m3，齿数z5、z6，两齿轮中心距a3。一级输入齿轮轴3、二级输入齿轮轴7、三级输入齿轮轴11的半径分别为R1、R2、R3。

其中：

如图8所示，为防止一级输出齿轮6与三级输入齿轮轴11发生干涉，则

r₂+R₃＜a₂ (1)

为防止二级输出齿轮10与一级输入齿轮轴3发生干涉，则

r₄+R₁＜a₃ (2)

为防止三级输出齿轮14与二级输入齿轮轴7发生干涉，则

r₆+R₂＜a₁ (3)

r2、r4、r6分别为一级输出齿轮6、二级输出齿轮10、三级输出齿轮14的分度圆半径。

为防止齿轮与齿轮轴间发生干涉，式(1)(2)(3)均同时成立。

此外，二级输入齿轮轴7和三级输入齿轮轴11均为空心轴，可以使线路直接穿过减速器，从而实现设备的整洁化和一体化。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种关节减速器，其特征在于，包括箱体、一级输入齿轮轴、二级输入齿轮轴、三级输入齿轮轴和三级输出齿轮；

其中，所述二级输入齿轮轴和三级输入齿轮轴为空心轴。

2.根据权利要求1所述的关节减速器，其特征在于，所述一级输入齿轮轴、二级输入齿轮轴和三级输入齿轮轴之间平行设置，且采用三角布置。

3.根据权利要求1所述的关节减速器，其特征在于，所述箱体分为左箱体和右箱体；所述左箱体和右箱体的开口处形成有法兰，所述法兰上形成有通孔；螺钉穿过通孔将左箱体和右箱体的法兰连接在一起。

4.根据权利要求3所述的关节减速器，其特征在于，所述右箱体的箱体深度大于左箱体的箱体深度。

5.根据权利要求1所述的关节减速器，其特征在于，所述一级输入齿轮轴的右端设置有第一支撑轴承，所述第一支撑轴承的左侧齿轮轴上形成有轴肩，所述第一支撑轴承与轴肩紧贴；所述第一支撑轴承固定在右箱体上；所述第一支撑轴承左侧形成有与一级输入齿轮轴固连的一级输入齿轮；所述一级输入齿轮左侧的齿轮轴上设置有第七支撑轴承和第八支撑轴承，所述第七支撑轴承和第八支撑轴承的右侧的齿轮轴上分别形成有轴肩；所述三级输出齿轮通过第七支撑轴承和第八支撑轴承与一级输入齿轮轴连接；所述三级输出齿轮的齿轮孔形成为台阶状，所述第七支撑轴承连接处的齿轮孔直径小于第八支撑轴承连接处的齿轮孔直径；所述三级输出齿轮上形成有齿轮毂，所述齿轮毂位于三级输出齿轮的左侧，且所述齿轮毂上设置有第二支撑轴承；所述第二支撑轴承和三级输出齿轮之间形成有轴肩；所述第二支撑轴承与左箱体连接。

6.根据权利要求1所述的关节减速器，其特征在于，所述二级输入齿轮轴的右端的齿轮轴上设置有第三支撑轴承，所述第三支撑轴承固定在右箱体上；所述第三支撑轴承左侧的齿轮轴上设置有一级输出齿轮，所述一级输出齿轮通过平键固定在二级输入齿轮轴上，且所述一级输出齿轮与一级输入齿轮啮合；所述一级输出齿轮的左侧齿轮轴上形成有与二级输入齿轮轴固连的二级输入齿轮，且所述二级输入齿轮的右端面与一级输出齿轮的左端面接触；所述二级输入齿轮轴的左端设置有第四支撑轴承，所述第四支撑轴承的右侧齿轮轴上形成有轴肩；所述第四支撑轴承固定在左箱体上。

7.根据权利要求6所述的关节减速器，其特征在于，所述一级输出齿轮与第三支撑轴承之间的齿轮轴上设置有第一轴套。

8.根据权利要求1所述的关节减速器，其特征在于，所述三级输入齿轮轴的右端设置有第五支撑轴承，所述第五支撑轴承固定在右箱体上；所述三级输入齿轮轴的左侧齿轮轴上设置有二级输出齿轮，所述二级输出齿轮通过平键固定在三级输入齿轮轴上，且所述二级输出齿轮与二级输入齿轮啮合；所述二级输出齿轮左侧齿轮轴上形成有与三级输入齿轮轴固连的三级输入齿轮，所述三级输入齿轮的右端面与二级输出齿轮的左端面紧贴，且所述三级输入齿轮与三级输出齿轮啮合；所述三级输入齿轮轴左端设置有第六支撑轴承，所述第六支撑轴承右侧的齿轮轴上形成有轴肩；所述第六支撑轴承固定在左箱体上。

9.根据权利要求8所述的关节减速器，其特征在于，所述第五支撑轴承和二级输出齿轮之间的齿轮轴上设置有第二轴套。

10.根据权利要求1-9之一所述的关节减速器，其特征在于，所述的关节减速器内所有的齿轮均为微线段齿轮。