CN110094462A - 一种差动补偿齿轮减速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种差动齿轮减速器。其特征在于，所述减速器至少包括至少一组输入齿轮组Zi、至少一组输出齿轮组Zo。输入齿轮组Zi包括至少一个输入轴，一个同时具有公转Ωi1和自转Ωr1的齿轮G1，且所述输入齿轮组Zi的其它齿轮或机构驱动齿轮G1实现公转及自转。输出齿轮组Zo包括至少一个输出轴和一个同时具有公转Ωo1和自转Ωo2的齿轮G2，且所述输出齿轮组Zo的其他齿轮或机构在G2驱动下实现输出。所述齿轮G1与齿轮G2保持同步运动，且G1与G2具有小参数差。所述减速器通过控制G1与G2间的参数差来控制减速比，实现大范围减速运动。

Description

一种差动补偿齿轮减速器
技术领域
本发明涉及机械工程领域，特别涉及机械减速传动领域。
背景技术
减速器是机械传动中常用的组件之一。目前常用的齿轮减速器主要包括行星齿轮减速器、RV减速器、谐波减速器、少齿差减速器等减速器。行星齿轮减速器利用圆周运动等线速度原理驱动不同直径齿轮转动来减速，RV减速器及谐波减速器利用齿轮间的齿差驱动齿轮反向公转运动实现减速，少齿差减速器如三环减速器等则利用连杆机构的原理实现减速。本发明提出一种利用齿轮组间的少齿差，由输出端进行运动补偿的新型减速器，能够通过较小尺寸实现较大减速比。
发明内容
本发明所述的减速器至少包括至少一组输入齿轮组Zi、至少一组输出齿轮组Zo。输入齿轮组包括至少一个输入轴，一个同时具有公转Ωi1和自转Ωr1的齿轮G1。输出齿轮组包括至少一个输出轴和一个同时具有公转Ωo1和自转Ωo2的齿轮G2。
所述输入齿轮组Zi中，具有1个或多个输入轴；具有1个输入轴时，其余输入轴可通过结构设计固定在壳体上。输入齿轮组Zi中，由1个或多个输入轴通过内齿轮、外齿轮、偏心轮或其它机构相互配合，驱动G1齿轮实现自转和公转。所述输出齿轮组Zo中，通过内齿轮、外齿轮、偏心轮或其它机构相互配合，由G2驱动实现输出。
优选地，Zi可采用与Zo镜像的动力传递路径。
一般地，输入角速度ωi1, ωi2与G1齿轮间的关系表述为
Zi(ωi1, ωi2) = G1(Ωi1, Ωr1, ri1, rs1)
其中，ri1、rs1分别为G1的自转半径和公转半径。即，Zi的输入转速与G1的公转角速度、自传角速度、公转半径和自传半径都相互联系。只具有一个输入轴时，将ωi1轴作为动力输入轴，ωi2轴与壳体相连，此时，ωi2=0。
输出角速度ωo1, ωo2与G2齿轮间的关系表述为
G2(Ωi2, Ωr2, ri2, rs2)=Zo (ωo1, ωo2)
其中，ri2、rs2分别为G2的自转半径和公转半径。即，Zo输出的转速与G2的公转角速度、自传角速度、公转半径和自传半径都相互联系。
优选地，Zo与Zi采用镜像动力传递路径，且Zi只有一个动力输入轴，另一个固定于壳体时，Zo也只有一个动力输出轴。
所述G1与G2可采用抛物线齿轮、摆线齿轮等齿轮形式。优选地，G1与G2采用抛物线齿轮，且具有相同或相近的模数。
所述齿轮G1和齿轮G2通过固连或机构连接保持同步运动，且G1和G2的公转半径和自传半径具有小量的差别，即满足
(Ωi1, Ωr1, ri1, rs1) = k(Ωi2, Ωr2, ri2, rs2)
其中，k为一常值矢量。
当k=1时，G1 与G2 相同，ωi2=ωo2=0。此时，减速比η=ωi2/ωo2为无穷大。
控制k值的变化，使得ωo2≠0，并将该轴作为输出，由G2驱动ωo2输出轴补偿k的小量变化引起的G1与G2运动量差别，保证G2与G1的同步运动，实现预定的减速比。
本方法中，由于Zi与Zo可采用相同或相近的传动方式，避免了大减速比设计过程中的极端尺寸比例，可以简化结构，并能够大大提高减速器的减速比。
本发明提出了一类新的减速器，可广泛用于减速器设计领域；该减速器减速比大，涉及齿轮环节少，结构较为紧凑，且能够根据工程需要采用不同的实现方式，实现方式灵活。
附图说明
图1为根据本发明设计的减速器第一实施例剖面图。
图2为根据本发明设计的减速器第二实施例剖面图。
图3为根据本发明设计的减速器第三实施例剖面图。
图4为根据本发明设计的减速器第四实施例剖面图。
具体实施方式
图1为本发明的第一个实施例，本实施例中，Zi与Zo采用镜像传力路径。参考图1，本实施例所述的减速器中，输入齿轮组Zi由齿轮1、齿轮2、输入轴5、壳体6组成，其中，齿轮2与输入轴连接，同时，该齿轮为输入齿轮组的输出齿轮G1；输出齿轮组Zo由齿轮3、齿轮4和输出轴8组成，且齿轮3为输出齿轮组Zo的输入齿轮G2。输入齿轮组Zi和输出齿轮组Zo中，各齿轮皆为外齿轮。
输入齿轮组Zi中，仅包含一个输入轴5。齿轮1与壳体6相连，保证齿轮1固定不动。齿轮2与齿轮1相啮合，在输入轴5的带动下，绕齿轮1实现公转和自转。
输出齿轮组Zo中，齿轮3与齿轮4相啮合，输出轴8与齿轮4固连，将齿轮4的转动输出。
齿轮3与齿轮2通过固定组件7连接。固定组件7可为常用的紧固件，也可由齿轮2与齿轮3一体成型，此时无固定组件7。齿轮3保持与齿轮2的公转及自转同步，但齿轮3与齿轮2的直径有小量差。通过齿轮3驱动齿轮4运动，由齿轮4补偿齿轮3与齿轮2同步时的直径差所造成的速度比差，从而实现减速输出。
设齿轮1、齿轮2、齿轮3和齿轮4的直径分别为d1、d2、d3、d4，分别用节圆直径代替各齿轮模数，可得，该方案下的减速比公式为：
η=d1d4/(d2d4-d1d3)
且满足关系
d1+d2=d3+d4
由该减速比计算公式可知，通过控制d1与d3的差别，可实现不同减速比的控制。d1与d3的差别越小，越容易实现大减速比；d1= d3时，减速比为无穷大。因此，可采用相近模数组合，缩小d1与d3间的差别。也可采用非标齿轮，以减小d1与d3间的差别。
图2为本发明的第二个实施例，本实施例中，Zi与Zo采用非镜像传力路径。参考图2，本实施例所述的减速器中，输入齿轮组Zi由齿轮1、齿轮2、齿轮5、输入轴6、输入轴9组成；输出齿轮组Zo由齿轮3、齿轮4和输出轴8组成。输入齿轮组Zi和输出齿轮组Zo中，除齿轮5外的各齿轮皆为外齿轮，齿轮5为内齿轮。齿轮2为输入齿轮组Zi的输出轮G1，齿轮3为输出齿轮组Zo的输入轮G2。
输入齿轮组Zi中，输入轴6与齿轮1相连，并驱动齿轮1自转；输入轴9与齿轮5相连，并驱动齿轮5自转。齿轮2同时与齿轮1、齿轮9相啮合，在齿轮1与齿轮5的共同驱动下，实现公转及自转。
可选地，输入轴6可与壳体固定。
输出齿轮组Zo中，齿轮3与齿轮4相啮合，输出轴8与齿轮4固连，将齿轮4的转动输出。
齿轮3与齿轮2通过固定组件7连接。固定组件7可为常用的紧固件，也可由齿轮2与齿轮3一体成型，此时无固定组件7。齿轮3保持与齿轮2的公转及自转同步，但齿轮3与齿轮2的直径有小量差。通过齿轮3驱动齿轮4运动，由齿轮4补偿齿轮3与齿轮2同步时的直径差所造成的速度比差，从而实现减速输出。
可选地，可以直接将齿轮2的转动输出。
设齿轮1、齿轮2、齿轮3和齿轮4的直径分别为d1、d2、d3、d4。可得，该方案下的减速比同实施例1。
图3为本发明的第三个实施例，本实施例中，Zi与Zo采用镜像传力路径。参考图3，所述输入齿轮组Zi由输入轴2，外齿轮3，内齿轮4组成，且外齿轮3作为输入齿轮的输出端G1。所述输出齿轮组Zo由外齿轮1、内齿轮6和输出轴7组成，且外齿轮1作为输入端输出齿轮G2 。输入齿轮组Zi与输出齿轮组Zo之间通过紧固件5连接。优选地，外齿轮3与外齿轮1也可一体成型。
输入齿轮组Zi中，输入轴2与外齿轮3相连，外齿轮3与内齿轮4相互啮合，并在输入轴2的驱动下，绕内齿轮4做公转和自转。外齿轮3同时带动外齿轮1公转和自转，且外齿轮3与外齿轮1的直径具有小量差别。内齿轮6与外齿轮3啮合，补偿小量差别引起的运动差，并带动输出轴7，实现减速。
设d1，d3，d4，d6分别为齿轮1、齿轮3、齿轮4、齿轮6的节圆直径，则该方案下的减速比为
η=d1d4/(d2d4-d1d3)
同实施例1可知，通过控制d1与d3之间的差别，可实现减速比控制。d1与d3之间的差别越小，减速比越大。d1= d3时，减速比为无穷大。
图4 为本发明的第四个实施例，本实施例中，Zi与Zo采用非镜像传力路径。参考图4，所述输入齿轮组Zi由外齿轮1、内齿轮4、输入轴7组成，其中，外齿轮1为输入齿轮组的输出端G1。所述输出齿轮组Zo由外齿轮6、内齿轮3和输出轴5组成。其中，外齿轮6为输出端输入齿轮G2。输入齿轮组Zi中，外齿轮1与内齿轮4相互啮合，且外齿轮1在输入轴7的带动下实现公转及自转。输出齿轮组Zo中，外齿轮6与输出轴5相连，且与内齿轮3相互啮合，并可沿内齿轮3公转和自转。外齿轮1与内齿轮3通过紧固连接件2相连接，且具有一定尺寸差。外齿轮1在驱动轴7的驱动下，带动内齿轮3公转与自转，由外齿轮6补偿该过程中的运动不足，并通过输出轴5输出运动，实现减速。
对本实施例进行减速比计算，公式同实施例3。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种差动补偿齿轮减速器，其特征在于，所述减速器至少包括至少一组输入齿轮组Z i 、至少一组输出齿轮组Z o ；输入齿轮组Z i 包括至少一个输入轴，一个同时具有公转Ωi1和自转Ωr1的齿轮G1，输出齿轮组Z o 包括至少一个输出轴和一个同时具有公转Ωo1和自转Ωo2的齿轮G2，且G1与G2固连或通过机构连接。
2.权利要求1所述的差动补偿齿轮减速器，其特征在于：输入齿轮组Zi包括至少1个输入轴，且其它齿轮或机构驱动齿轮G1实现公转及自转。
3.权利要求1所述的差动补偿齿轮减速器，其特征在于：输出齿轮组Zo的其他齿轮或机构在G2驱动下实现输出。
4.权利要求1所述的差动补偿齿轮减速器，其特征在于：所述减速器通过控制G1与G2间的参数差来控制减速比。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111577839A (zh) * 2020-05-19 2020-08-25 于永利 一种行星轮式输出功率放大机
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