CN110486443B - 封闭主动轴式平面二级活齿减速器 - Google Patents

封闭主动轴式平面二级活齿减速器 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种封闭主动轴式平面二级活齿减速器，其包括主动轴、一级固定中心轮、输出轴、二级活齿架和一级活齿架，主动轴上激波盘第一端面的偏心圆轨道为一级激波器，激波盘的第二端面的偏心圆轨道为二级激波器，通过将一级活齿架和二级活齿架固定连接，使一级激波器和二级激波器具有相同的转速；一级活齿架、主动轴的一级激波器和一级固定中心轮组成第一级活齿减速传动，主动轴为输入，一级活齿架为输出；二级活齿架、主动轴的二级激波器和输出轴组成二级差动传动，主动轴的二级激波器和二级活齿架共同作为输入，输出轴作为输出。本发明通过优选两级传动的齿数和波数，实现大的传动比，具有轴向尺寸小，结构紧凑的特点。

Description

封闭主动轴式平面二级活齿减速器
技术领域
本发明涉及机械传动中活齿减速器领域，特别涉及一种封闭主动轴式平面二级活齿减速器。
背景技术
随着机械传动中减速器的发展，活齿减速器因具有体积小和传动比大的特点而被广泛应用到航天、机器人和钻井平台等工业领域，并得到相关领域的认可。但对现存的二级活齿减速器而言，大都结构相对复杂、空间尺寸相对较大、传递效率不够高。现有两级活齿减速传动装置中，虽能够实现大的传动比，但其结构较为复杂，减速器加工制造困难，轴向尺寸相对较大，运用场合受到很大限制。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种封闭主动轴式平面二级活齿减速器，具有结构紧凑，轴向尺寸小，且能够实现较大传动比的传输，在实际工作中可用于轴向尺寸较小且需要较大传动比的情况。
本发明提供一种封闭主动轴式平面二级活齿减速器，其结构包括主动轴、一级固定中心轮、外壳体、右壳体、输出轴、二级活齿架和一级活齿架，所述一级固定中心轮的第一端面与端盖相连接，所述一级固定中心轮的第二端面设有正弦波形轨道，所述一级固定中心轮的中心设有深沟球轴承，所述深沟球轴承与所述主动轴进行过盈配合；所述主动轴的左端为阶梯轴，所述主动轴的右端为激波盘，所述激波盘的两个端面均设有偏心圆轨道，所述激波盘的第一端面偏心圆轨道为一级激波器，所述激波盘的第二端面偏心圆轨道为二级激波器，所述一级活齿架的端面上设有均匀分布的长圆形通孔槽，一级传动钢球分别与所述一级固定中心轮的正弦波形轨道、所述主动轴的一级激波器、所述一级活齿架相接触；所述一级活齿架设于所述主动轴的激波盘与所述一级固定中心轮之间，所述一级活齿架与所述二级活齿架固连，所述二级活齿架上设有均匀分布的长圆形通孔槽；所述输出轴的左端设有正弦波形轨道，所述输出轴的右端为阶梯轴，二级传动钢球分别与所述主动轴的二级激波器、所述二级活齿架、所述输出轴的正弦波形轨道相接触，所述输出轴通过深沟球轴承与所述右壳体进行同轴线设置，所述右壳体与端盖相连接。
优选地，所述一级固定中心轮、所述主动轴的一级激波器和所述一级活齿架组成第一级活齿减速传动，所述主动轴作为输入与驱动装置相连，所述一级活齿架作为输出与所述二级活齿架固连，以使一级激波器和二级激波器具有相同的转速；
所述主动轴的二级激波器、所述二级活齿架和所述输出轴组成第二级差动活齿减速传动，所述主动轴的二级激波器和所述二级活齿架共同作为输入，所述输出轴作为输出。
优选地，所述一级固定中心轮上的正弦波形轨道数量为ZK1，所述一级传动钢球的数量为ZG1，ZG1-ZK1＝1，所述输出轴上的正弦波形轨道数量为ZK2，所述二级传动钢球的数量为ZG2，ZG2-ZK2＝1，所述主动轴的转速为w1，所述输出轴的转速为w3，二级活齿减速器的传动比为
Figure GDA0002512990730000021
优选地，所述二级活齿架与所述外壳体间设有第一滚针轴承，所述二级活齿架与所述主动轴间设有第二滚针轴承，所述第一滚针轴承、第二滚针轴承分别对所述二级活齿架、所述主动轴进行轴向定位，并通过增大接触面积，保证传动的平稳性。
优选地，所述一级固定中心轮、所述外壳体和所述右壳体的轴线均重合且外径均相等。
优选地，所述端盖内壁设有骨架密封挡圈，以防止减速器内的润滑油流出和外部的粉尘的进入。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的封闭主动轴式二级平面活齿减速器，一改传统的串联二级平面活齿传动结构，使得活齿传动运用更加灵活；
(2)该减速器，第一级传动的激波器与第二级传动的激波器均在主动轴上；
(3)第一级活齿架和第二级活齿架固连，使得他们具有相同的转速，适当场合情况下可将一级活齿架和二级活齿架设计成一个零件；
(4)该减速器，在第二级传动中，主动轴、二级活齿架均为输入，输出轴为输出，使得输出轴、二级活齿架、输出轴形成差动传动，通过优选该结构的活齿数和中心轮波数，可以实现大的传动比效果；
(5)该结构在外壳体与二级活齿架支撑处，使用第一滚针轴承，使得该结构的径向尺寸减小，并且因为滚针轴承为线接触，使其支撑得更加稳定可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的封闭主动轴式平面二级活齿减速器的轴测示意图；
图2为本发明所述的封闭主动轴式平面二级活齿减速器的剖视图；
图3为本发明所述的封闭主动轴式平面二级活齿减速器的***视图；以及
图4为本发明所述的一级活齿减速传动***的部分结构示意图。
附图标记：
主动轴1；端盖2；一级固定中心轮3；中间固定件4；外壳体5；第一滚针轴承6；右壳体7；输出轴8；二级传动钢球9；第二滚针轴承10；二级活齿架11；一级活齿架12；一级传动钢球13；深沟球轴承14。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种封闭主动轴式平面二级活齿减速器，以解决现有技术存在的问题。为使本发明的上述目的，特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。为便于读者理解，依据图2中的方位，对装置进行描述。
本发明提供一种封闭主动轴式平面二级活齿减速器，如图1、图2所示，包括主动轴1、端盖2、一级固定中心轮3、中间固定件4、外壳体5、第一滚针轴承6、右壳体7、输出轴8、二级传动钢球9、第二滚针轴承10、二级活齿架11、一级活齿架12、一级传动钢球13和深沟球轴承14。该装置一改传统串联二级活齿减速器的结构，主动轴1的左端为阶梯轴，主动轴1的右端为激波盘，激波盘的两个端面均设有偏心圆轨道，激波盘的第一端面偏心圆轨道为一级激波器，其偏心距与一级固定中心轮3对应，激波盘的第二端面偏心圆轨道为二级激波器，其偏心距与输出轴8第一端面的正弦波形轨道对应，在第一级传动中，将一级固定中心轮3作为固定，主动轴1的一级激波器作为输入，一级活齿架12作为输出，主动轴1相对一级固定中心轮3转动，带动一级传动钢球在主动轴1左侧的偏心圆轨道以及一级固定中心轮3右侧的正弦波形轨道运动，进而带动一级活齿架12运动，将第一级传动输出的一级活齿架12与二级活齿架11通过中间固定件4固定为一体，在此采用螺钉连接进行固定。
在图3中，端盖2与一级固定中心轮3通过4个直径为3.3mm的螺钉进行连接，通过其右端凸起部分进行连接前的定位，内壁处装有骨架密封挡圈，其作用为防止减速器内的润滑油流出和外部的粉尘进入其内部。
外壳体5两侧的端面上分别设有6个均匀分布的M3螺纹孔，左侧的M3螺纹孔可用以与一级固定中心轮3相连，右侧的M3螺纹孔可用以与右壳体7相连，外壳体5的内壁处设有第一滚针轴承6，通过第一滚针轴承6将二级活齿架11进行径向定位，采用滚针轴承的形式，不仅具有较大的接触面积，能够对二级活齿架11起到较好的支撑作用，同时也具有较小的径向尺寸，能减少设备整体尺寸，一级固定中心轮3、外壳体5与右壳体7的外径均相等。
在一级传动啮合平面处，一级活齿架12设有均匀分布的图示形状通孔槽，该槽用于存放一级传动钢球13，通孔槽的长径尺寸为9mm，通孔槽的短径尺寸为6.2mm，一级活齿架12接近最大外径处有与二级活齿架11凹处对应的凸起，以便于其定位，一级活齿架与二级活齿架中间装有第二滚针轴承10，第二滚针轴承10通过二级活齿架对主动轴起到径向支撑作用，保证传动的平稳性。
在二级传动的啮合平面处，二级活齿架11设有均匀分布的通孔槽，其长径尺寸为9mm，通孔槽的短径尺寸为6.4mm，其外径轴向圆柱面处经过第一滚针轴承6径向固定，通过螺钉将其与一级活齿架12固定连接，二级活齿架11内壁处通过与第二滚针轴承10对主动轴进行径向支撑，滚针轴承具有支撑力大，支撑稳定的特点。
输出轴8经深沟球轴承14径向固定，输出轴8的第一端面的啮合面为二级传动的啮合面，啮合面的波形也为正弦波波形，其波形的方程式与一级固定中心轮3的右侧面的正弦波波形方程均为：
Figure GDA0002512990730000041
其中，θ转过角度，x、y表示：以轨道中心建立直角坐标系时，转过θ时，轨道上对应点在坐标系中的位置坐标，与主动轴1左侧的偏心圆轨道通过一级传动钢球13相互啮合。
右壳体7内设有两个深沟球轴承14，使用两个深沟球轴承14以便于更好的保证其输出的平稳性，以防止其在轴向发生偏动，右壳体7的厚度相应增大，和左侧类似，右壳体7外也设有右端盖，输出轴8与右端盖分别连接深沟球轴承14的内圈和外圈，起到径向定位的作用，深沟球轴承14对输出轴8起到了径向支撑的作用。靠近最大外径处钻有直径为3.3mm的通孔，以便其与外壳体5连接。
如图4所示，主动轴1的左端为阶梯轴，右端为激波盘，激波盘上的一、二级激波器均为梯形偏心圆轨道，偏心距为啮合传动的偏心距，一级固定中心轮3的右侧面设有正弦波形轨道，主动轴1上的一级激波器与一级固定中心轮3为一级活齿减速传动***的组成部分。在此主动轴1激波盘左右啮合面的偏心距为1.2mm，主动轴1通过第一滚针轴承6和深沟球轴承14实现径向固定，防止其径向偏动，同时一级传动钢球13和深沟球轴承14又起到轴向定位的作用，防止其轴向窜动，该结构一级传动钢球13的直径与二级传动钢球9的直径均为6mm，偏心距为1.2mm。一级固定中心轮3中心通过深沟球轴承14将主动轴1径向固定，在靠近最大外径处，设有6个均匀分布的直径为3.3mm的通孔，以便于进行一级固定中心轮3与外壳体5的定位及安装。
主动轴1的一级激波器与一级固定中心轮3相交错区域内装有均匀分布的一级传动钢球13，一级固定中心轮3轨道的波数为ZK1，一级传动钢球13的球数为ZG1，在此满足ZG1-ZK1＝1，一级固定中心轮3、主动轴1的一级激波器和一级活齿架12组成第一级活齿减速传动，主动轴1作为输入与驱动装置相连，一级活齿架12作为输出与二级活齿架11相连，经过第一级减速传动后一级传动钢球13推动一级活齿架12运动，用中间固定件4将一级活齿架和二级活齿架11固定连接，使一级活齿架12和二级活齿架11具有相同的转速，输出轴8第一端面的正弦波形轨道数量为ZK2，二级活齿架11上装有均匀分布的ZG2个二级传动钢球9，在此满足ZK2-ZG2＝1，经第一级减速后，主动轴1的二级激波器、二级活齿架11和输出轴8组成第二级活齿减速传动，主动轴1的二级激波器和二级活齿架11共同作为输入，输出轴8作为输出，主动轴1的转速ω1与输出轴8的转速ω3之比即为该活齿减速器的传动比，即为：
Figure GDA0002512990730000051
本二级活齿减速器的传动过程和减速比计算过程如下：
以一级固定中心轮3上的正弦波形轨道数量为ZK1＝6，输出轴8第一端面的正弦波形轨道数量ZK2为5为例，根据ZG1-ZK1＝1可得一级传动钢球13的数量为ZG1为7，根据ZK2-ZG2＝1可得二级传动钢球9的数量为ZG2为6。
主动轴1上的一级激波器、一级活齿架12、一级固定中心轮3形成一级活齿减速传动***，主动轴1的阶梯轴与当动力机构相连，传递至主动轴1的初始输入角速度为ω1，由于一级活齿架12为中心轮固定的输出形式，经过一级减速后，一级活齿架12的转速为
Figure GDA0002512990730000052
主动轴1的二级激波器、二级活齿架11和输出轴8组成第二级活齿减速传动***，主动轴1的二级激波器和二级活齿架11共同作为输入，输出轴8作为输出，第二级活齿减速传动形式为差动传动，其传动比计算：
Figure GDA0002512990730000061
从而得出，ω1＝-35ω3，该实施例的传动比为35。
最后应说明的是：以上所述各实施例仅用于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该理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，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范围。

Claims (6)

1.一种封闭主动轴式平面二级活齿减速器，其包括主动轴、一级固定中心轮、外壳体、右壳体、输出轴、二级活齿架和一级活齿架，其特征在于：
所述一级固定中心轮的第一端面与端盖相连接，所述一级固定中心轮的第二端面设有正弦波形轨道，所述一级固定中心轮的中心设有深沟球轴承，所述深沟球轴承与所述主动轴进行过盈配合；
所述主动轴的左端为阶梯轴，所述主动轴的右端为激波盘，所述激波盘的两个端面均设有偏心圆轨道，所述激波盘的第一端面偏心圆轨道为一级激波器，所述激波盘的第二端面偏心圆轨道为二级激波器，所述一级活齿架的端面上设有均匀分布的长圆形通孔槽，一级传动钢球分别与所述一级固定中心轮的正弦波形轨道、所述主动轴的一级激波器、所述一级活齿架相接触；
所述一级活齿架设于所述主动轴的激波盘与所述一级固定中心轮之间，所述一级活齿架与所述二级活齿架固连，所述二级活齿架上设有均匀分布的长圆形通孔槽，以及
所述输出轴的第一端面设有正弦波形轨道，所述输出轴的右端为阶梯轴，二级传动钢球分别与所述主动轴的二级激波器、所述二级活齿架、所述输出轴的正弦波形轨道相接触，所述输出轴通过深沟球轴承与所述右壳体进行同轴线设置，所述右壳体与端盖相连接。
2.根据权利要求1所述的封闭主动轴式平面二级活齿减速器，其特征在于：所述一级固定中心轮、所述主动轴的一级激波器和所述一级活齿架组成第一级活齿减速传动，所述主动轴作为输入与驱动装置相连，所述一级活齿架作为输出与所述二级活齿架固连，以使一级激波器和二级激波器具有相同的转速；
所述主动轴的二级激波器、所述二级活齿架和所述输出轴组成第二级差动活齿减速传动，所述主动轴的二级激波器和所述二级活齿架共同作为输入，所述输出轴作为输出。
3.根据权利要求2所述的封闭主动轴式平面二级活齿减速器，其特征在于：所述一级固定中心轮上的正弦波形轨道数量为ZK1，所述一级传动钢球的数量为ZG1，ZG1-ZK1＝1，所述输出轴上的正弦波形轨道数量为ZK2，所述二级传动钢球的数量为ZG2，ZG2-ZK2＝1，所述主动轴的转速为w1，所述输出轴的转速为w3，二级活齿减速器的传动比为
Figure FDA0002156143570000011
4.根据权利要求1所述的封闭主动轴式平面二级活齿减速器，其特征在于：所述二级活齿架与所述外壳体间设有第一滚针轴承，所述二级活齿架与所述主动轴间设有第二滚针轴承，所述第一滚针轴承、第二滚针轴承分别对所述二级活齿架、所述主动轴进行轴向定位，并通过增大接触面积，保证传动的平稳性。
5.根据权利要求1所述的封闭主动轴式平面二级活齿减速器，其特征在于：所述一级固定中心轮、所述外壳体和所述右壳体的轴线均重合且外径均相等。
6.根据权利要求1所述的封闭主动轴式平面二级活齿减速器，其特征在于：所述端盖内壁设有骨架密封挡圈，以防止减速器内的润滑油流出和外部的粉尘的进入。
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