CN110242708A - 二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器 - Google Patents

二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器 Download PDF

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张健
胡自昂
周国成
张帆
解然
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Abstract

本发明公开了一种二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器，其中，高速级是由输入轴、中心轮、三个径向均布的行星轮和三根曲柄轴组成的2K‑H型行星轮系。低速级包括偏心盘、活齿架、摆动活齿、内齿圈和输出轴。输入轴与中心轮固联，输出轴与活齿架固联。曲柄轴的一端与行星轮固联，另一端与活齿架上对应的销孔组成转动副，曲柄轴的曲拐与偏心盘上对应销孔组成转动副，由行星轮的自转运动实现偏心盘的公转运动进而产生径向激波。摆动活齿受到活齿架和内齿圈齿廓的约束，推动活齿架转动。本发明为封闭式结构，提高传动效率和可靠性。与非圆齿轮相比，制造方便，结构紧凑，而且同时参与啮合的齿数多，刚度大，承载能力大，传动平稳。

Description

二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器
技术领域
本发明涉及行星传动领域，具体涉及少齿差传动领域，尤其涉及一种二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器。
背景技术
随着生产的发展与科技的进步，对机械传动***提出了越来越高的要求。为了提高机器的承载能力和传动效率，减小外形尺寸、质量及增大减速器传动比等，行星齿轮传动便在这种情况下应运而生，并受到了世界各国的广泛关注，成为机械传动方面的重要研究方向之一。而常规行星传动已经很难满足***的要求，因此研究出适用于新技术、新设备等发展要求的传动装置，已经成为机械传动领域越来越重要的发展趋势。活齿少齿差传动是一种利用一组中间活动件——活齿传递两同轴间回转运动的新型机械传动，它具有结构紧凑、传动比范围广、承载能力大、传动效率高等优点，它一经出现就引起科技工作者的广泛关注。因此研制性能优良的少齿差活齿减速装置，对我国机械设备行业的生产有重大意义。
谐波减速器和RV减速器是当前应用最为广泛的两种减速装置。其中，谐波减速器具有速比大、运动平稳、结构简单和效率高等优点，但由于它是通过柔轮的弹性变形原理传递动力，使它同时伴有刚度小、弹性回差大以及传动精度随着使用时间增长显著降低等固有缺陷。RV减速器是二级封闭式行星传动***，高速级带动偏心曲柄轴自转对摆线轮产生径向激波，由于少齿差原理从而输出摆线轮公转。RV减速器不仅具有大速比、小体积、高承载/精度/效率以及传动平稳等优点，而且克服了谐波减速器的诸多缺陷，日益受到国内外相关企业和科研单位的广泛关注。
发明内容
针对现有技术，本发明提出的一种二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器，是根据RV减速器结构特点展开思考，创新设计一种能够产生径向激波的机械结构装置，为减速传动机构设计提供一种新的思路和方案。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器，包括高速级和低速级，所述高速级是由一个输入轴、一个中心轮、三个周向上均布的行星轮和三根曲柄轴组成的2K-H型行星轮系；所述低速级包括偏心盘、活齿架、摆动活齿、内齿圈和输出轴；所述活齿架包括支撑盘和支撑圈；所述活齿架的支撑盘和所述偏心盘上均设有三个周向均布的销孔；所述中心轮固联在所述输入轴上，三根曲柄轴的一端分别与三个行星轮固联，三根曲柄轴的另一端与所述支撑盘上三个对应的销孔组成转动副；三根曲柄轴的曲拐与所述偏心盘上三个对应的销孔组成转动副，所述偏心盘与所述摆动活齿组成高副；在所述支撑盘的同一圆周上均布有Z个柱销，所述摆动活齿的个数为z1，z1＝Z；所述摆动活齿与所述柱销组成转动副；所述内齿圈与减速器的壳体固连；所述输出轴与所述活齿架固联。
进一步将，本发明的二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器，其中，所述偏心盘转过时，所述活齿架转过i—低速级减速比，所述内齿圈的理论廓线方程为：
式(1)中，a—曲柄轴偏心距；R—偏心盘半径；r—活齿半径；—偏心盘公转角度；—偏心盘自转角度；—活齿架自转角度。
其中，单位法矢量n为：
式(2)中，T—为旋转矩阵，且
所述内齿圈的实际廓线方程为：
pc＝p+r·n (3)
三根曲柄轴是低速级输入与输出的共用构件。具体讲就是，三个行星轮的自转运动实现所述偏心盘的公转运动，进而产生径向激波；所述摆动活齿受到所述偏心盘的推力，在所述活齿架和所述内齿圈齿廓的共同约束下，所述活齿架转动；所述活齿架自转的同时，将其自转反馈给所述曲柄轴使其公转。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明为封闭式结构，提高传动效率和可靠性。与非圆齿轮相比，二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器机构制造方便，结构紧凑，而且同时参与啮合的齿数多，刚度大，承载能力大，传动平稳。与一般活齿轮相比，其具有减速比大的特点。
附图说明
图1是本发明二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器的机构原理图；
图2是图1中虚线框内部分所示的机构低速级的端面图；
图3是本发明二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器的三维分解示意图；
图中：1-输入轴，2-中心轮，3-行星轮，4-曲柄轴，5-偏心盘，6-活齿架，7-摆动活齿，8-内齿圈，9-输出轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1、图2和图3所示，本发明提出的一种二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器，包括高速级和低速级。所述高速级是由一个输入轴1、一个中心轮2、三个周向上均布的行星轮3和三根曲柄轴4组成的2K-H型行星轮系，其中，所述输入轴1与中心轮2固联。所述低速级包括偏心盘5、活齿架6、摆动活齿7、内齿圈8和输出轴9，所述活齿架6包括支撑盘和支撑圈；所述活齿架6的支撑盘和所述偏心盘5上均设有三个与三根曲柄轴位置一一对应的销孔，所述内齿圈8与减速器的壳体固连，所述输出轴9与活齿架6固联。
三根曲柄轴4的一端(图1中所示的左端)分别与三个行星轮3固联，三根曲柄轴4的另一端与所述支撑盘上三个对应的销孔组成转动副；三根曲柄轴4的曲拐与所述偏心盘5上三个对应的销孔组成转动副，从而由行星轮3的自转运动实现偏心盘5的公转运动进而产生径向激波。所述偏心盘5与所述摆动活齿7组成高副，摆动活齿7受到偏心盘5产生的径向推力，在活齿架6和内齿圈8齿廓的共同约束下，推动活齿架6转动。
本发明中，在所述支撑盘的同一圆周上均布有Z个柱销，所述摆动活齿7的个数为z1，摆动活齿7的个数z1对应活齿架6的柱销数，即z1＝Z，所述摆动活齿7与所述柱销组成转动副。所述内齿圈8为齿数为z2的内齿轮，且满足关系：z2-z1＝±1。
本发明中，当偏心盘5转过时，活齿架转过i为低速级减速比，计算内齿圈8的理论廓线时，可利用反转法，假设活齿架6不动，可将机构等效为曲柄摇杆机构，此时，所述内齿圈8的理论廓线方程为：
式(1)中，a—曲柄轴偏心距；R—偏心盘半径；r—活齿半径；—偏心盘公转角度；—偏心盘自转角度；—活齿架自转角度。
其中，单位法矢量n为：
式(2)中，T—为旋转矩阵，且
根据几何关系，实际齿廓为理论齿廓的外侧等距曲线，因此，所述内齿圈8的实际廓线方程为：
pc＝p+r·n (3)
本发明的二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器，三个行星轮3的自转运动实现所述偏心盘5的公转运动，进而产生径向激波；所述摆动活齿7受到所述偏心盘5的径向推力，在所述活齿架6和所述内齿圈8齿廓的共同约束下，推动所述活齿架6转动；所述活齿架6自转的同时，将其自转反馈给所述曲柄轴4使其公转，即三根曲柄轴4是低速级输入与输出的共用构件。
本发明采用二级封闭结构，结构简单紧凑，最大限度地缩短传动链，提高传动效率和可靠性。与非圆齿轮相比，制造方便，而且同时参与啮合的齿数多，刚度大，承载能力大，传动平稳。与一般活齿轮相比，其具有减速比大的特点。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器，包括高速级和低速级，所述高速级是由一个输入轴(1)、一个中心轮(2)、三个周向上均布的行星轮(3)和三根曲柄轴(4)组成的2K-H型行星轮系；所述低速级包括偏心盘(5)、活齿架(6)、摆动活齿(7)、内齿圈(8)和输出轴(9)；其特征在于：
所述活齿架(6)包括支撑盘和支撑圈；所述活齿架(6)的支撑盘和所述偏心盘(5)上均设有三个周向均布的销孔；
所述中心轮(2)固联在所述输入轴(1)上，三根曲柄轴(4)的一端分别与三个行星轮(3)固联，三根曲柄轴(4)的另一端与所述支撑盘上三个对应的销孔组成转动副；三根曲柄轴(4)的曲拐与所述偏心盘(5)上三个对应的销孔组成转动副，所述偏心盘(5)与所述摆动活齿(7)组成高副；
在所述支撑盘的同一圆周上均布有Z个柱销，所述摆动活齿(7)的个数为z1，z1＝Z；所述摆动活齿(7)与所述柱销组成转动副；
所述内齿圈(8)与减速器的壳体固连；所述输出轴(9)与所述活齿架(6)固联。
2.根据权利要求1所述二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器，其特征在于：所述偏心盘(5)转过时，所述活齿架(6)转过i为低速级减速比，所述内齿圈(8)的理论廓线方程为：
式(1)中，a—曲柄轴偏心距；R—偏心盘半径；r—活齿半径；—偏心盘公转角度；—偏心盘自转角度；—活齿架自转角度；
其中，单位法矢量n为：
式(2)中，T—为旋转矩阵，且
所述内齿圈(8)的实际廓线方程为：
pc＝p+r·n (3)。
3.根据权利要求1或2所述二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器，其特征在于：三根曲柄轴(4)是低速级输入与输出的共用构件。
4.根据权利要求3所述二级封闭式偏心盘摆动活齿减速器，其特征在于：三个行星轮(3)的自转运动实现所述偏心盘(5)的公转运动，进而产生径向激波；所述摆动活齿(7)受到所述偏心盘(5)的推力，在所述活齿架(6)和所述内齿圈(8)齿廓的共同约束下，所述活齿架(6)转动；所述活齿架(6)自转的同时，将其自转反馈给所述曲柄轴(4)使其公转。
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