CN111810593A - 摆线齿轮变速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械传动技术领域，特别是公开了一种摆线齿轮变速装置，包括机体、具有偏心结构的输入轴、输出部以及连接输入轴和输出部的变速机构，所述变速机构包括受输入轴偏心驱动的摆线齿轮，所述机体上设置有供摆线齿轮安装的安装腔，所述摆线齿轮的外周面上设置有外摆线齿，所述安装腔上设置有内圆弧齿，所述内圆弧齿的齿廓数大于外摆线齿的齿廓数构成啮合的摆线运动，所述摆线齿轮的A面和B面上分别设置有第二滚珠和第一滚珠，所述摆线齿轮的A面和安装腔上与A面相对的相对面之间设置有供第二滚珠做摆动运动的摆动结构，所述摆线齿轮的B面与输出部之间设置有第一滚珠固定孔和第一扩大孔，第一滚珠置于第一滚珠固定孔和第一扩大孔之间。

Description

摆线齿轮变速装置
技术领域
本发明涉及机械转动技术领域，特别是一种对在先申请“无随动板的机器人摆线减速机及机器人”进行改进的摆线齿轮变速装置。
背景技术
本申请人的在先申请中，申请号为201710801363.9的专利公开了一种无随动板的机器人摆线减速机及机器人，其包括：后盖板；偏心轮，其端面开设有多个滚珠圆弧腔；滚珠，有多个；所述后盖板端面上同心同圆周开设有多个均布的环形圆弧槽，所述滚珠嵌入环形圆弧槽与偏心轮的滚珠圆弧腔之间，偏心轮相对于后盖板能作偏心转动。上述结构中，采用偏心轮和输出轴之间的摆线槽、滚珠和滚珠圆弧腔实现变速功能，该偏心轮是通过后盖板和输出轴夹设在机体内，且是呈悬空摆动，其周面与机体的内壁不能发生碰撞，上述技术方案存在以下缺陷，一是若部件之间压的过紧，会使偏心轮摆动的摩擦力增大，二是若部件之间产生间隙，又会不稳定。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种部件少，体积小的摆线齿轮变速装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种摆线齿轮变速装置，包括机体、具有偏心结构的输入轴、输出部以及连接输入轴和输出部的变速机构，所述变速机构包括受输入轴偏心驱动的摆线齿轮，所述机体上设置有供摆线齿轮安装的安装腔，所述摆线齿轮的外周面上设置有外摆线齿，所述安装腔上与外摆线齿对应的内壁上设置有内圆弧齿，所述内圆弧齿的齿廓数大于外摆线齿的齿廓数构成啮合的摆线运动，所述摆线齿轮的轴向两端面分别为A面和B面，摆线齿轮的A面和B面上分别设置有绕周向分布的若干个第二滚珠和第一滚珠，所述摆线齿轮的A面和安装腔上与A面相对的相对面之间设置有供第二滚珠做摆动运动的摆动结构，所述摆线齿轮的B面与输出部之间设置有绕周向分布的若干个第一滚珠固定孔和第一扩大孔，第一滚珠固定孔和第一扩大孔一一对应，第一滚珠置于第一滚珠固定孔和第一扩大孔之间实现传动连接。
上述技术方案中，摆动结构的设置是为了避免摆线齿轮的A面抵接在机体的内壁上，起到减小摩擦、方便装配压紧的作用，外摆线齿和内圆弧齿之间的啮合摆线运动实现变速功能，内圆弧齿可由若干圆柱体均匀分布固定在安装腔的内壁上构成，或者圆柱体与机体一体设置，第一滚珠固定孔和第一扩大孔的设置可消除摆动的偏心量，只将周向转动传递给输出部，使输出部只转动不摆动。
作为本发明的进一步设置，所述内圆弧齿的齿廓数比外摆线齿的齿廓数多1。
上述技术方案中，优选的内圆弧齿的齿廓数和外摆线齿的齿廓数的差值为1，摆线齿轮的齿廓为摆线的等距曲线形状的盘形或圆环形齿轮。
作为本发明的进一步设置，所述摆动结构包括设置在摆线齿轮的A面和安装腔上与A面相对的相对面之间的第二滚珠固定孔和抵接平面，第二滚珠置于第二滚珠固定孔和抵接平面之间做摆动运动。
上述技术方案中，第二滚珠的一部分嵌设在第二滚珠固定孔内，另一部分裸露在第二滚珠固定孔外并抵接在抵接平面上做摆线滚动运动，第二滚珠固定孔对第二滚珠进行限位，避免第二滚珠乱跑，既能减小摩擦力，又方便装配压紧。
作为本发明的进一步设置，所述摆动结构包括设置在摆线齿轮的A面和安装腔上与A面相对的相对面之间的环形槽和抵接平面，第二滚珠置于环形槽和抵接平面之间做摆动运动。
上述技术方案中，第二滚珠的一部分嵌设在环形槽内，另一部分裸露在环形槽外并抵接在抵接平面上做摆线滚动运动，环形槽对第二滚珠进行限位，避免第二滚珠乱跑，既能减小摩擦力，又方便装配压紧，此处环形槽的宽度可以与第二滚珠的大小适配也可以大于第二滚珠落入环形槽内的最大宽度。
作为本发明的进一步设置，所述摆动结构包括设置在摆线齿轮的A面和安装腔上与A面相对的相对面之间的扩大环形槽和第二滚珠固定孔，第二滚珠置于扩大环形槽和第二滚珠固定孔之间做摆动运动，所述第二滚珠在扩大环形槽内的径向摆动距离等于偏心量。
上述技术方案中，第二滚珠的一部分落入第二滚珠固定孔，另一部分落入扩大环形槽做摆线滚动运动，第二滚珠固定孔对第二滚珠有限位作用，避免第二滚珠在扩大环形槽内相互碰撞，既能减小摩擦力，又方便装配压紧，此处扩大环形槽的宽度大于第二滚珠落入扩大环形槽内的最大宽度，且相差至少一个偏心量。
作为本发明的进一步设置，所述摆动结构包括设置在安装腔内与摆线齿轮的A面相对的垫圈以及设置在摆线齿轮的A面和垫圈上的第二扩大孔和第二滚珠固定孔，所述垫圈与安装腔可相对转动，所述第二扩大孔和第二滚珠固定孔一一对应，第二滚珠置于第二扩大孔和第二滚珠固定孔之间。
上述技术方案中，第二滚珠的一部分落入第二滚珠固定孔，另一部分落入第二扩大孔中做摆线滚动运动，第二滚珠固定孔对第二滚珠有限位作用，提供反作用力，消除偏心量，既能减小摩擦力，又方便装配压紧。
作为本发明的进一步设置，所述第一扩大孔和第二扩大孔的底面均为中心凸起的环形圆弧槽，第一滚珠和第二滚珠可在各自的环形圆弧槽内滚动。
上述技术方案中，第一扩大孔和第二扩大孔的底面也可以是平面状，优选的为环形圆弧槽，环形圆弧槽的底部是圆弧形的，避免了刀尖状的应力集中现象，加强了机体或摆线盘或输出部的强度，且环形圆弧槽在径向不穿通，进一步加强了机体或摆线盘或输出部的强度，各个环形圆弧槽的圆心围绕成一个圆。
作为本发明的进一步设置，所述环形圆弧槽的轴向截面具有两个圆弧槽，该圆弧槽的半径与对应的第一滚珠或第二滚珠的半径一致，所述两圆弧槽的中心之间的垂直距离等于输入轴偏心量的两倍。
上述技术方案中，当第一滚珠或第二滚珠位于环形圆弧槽内时，环形圆弧槽的中心线到第一滚珠或第二滚珠球心之间的距离为输入轴的偏心量，第一滚珠或第二滚珠在环形圆弧槽内是滚动运动，使得摩擦小，噪音小，使用损耗低，寿命增大，功率消耗少，节省驱动电能，此处第一滚珠的直径和第二滚珠的直径不做限定，且第一滚珠的直径与第二滚珠的直径可以一样也可以不一样。
作为本发明的进一步设置，所述输出部与机体之间设置有交叉滚子轴承，所述机体、摆线齿轮、输出部与输入轴之间均设置有滚动轴承。
上述技术方案中，用标准化的部件代替非标准化的部件，降低成本，提高安装效率。
作为本发明的进一步设置，所述机体上螺纹连接有用于调节轴向间隙的调节螺母，该调节螺母抵压在交叉滚子轴承上。
上述技术方案中，调节螺母成环形，与机体螺纹配合，用于消除轴向间隙，交叉滚子轴承和推力轴承的设置均是为了减小转动摩擦，降低运行噪音，延长使用寿命。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
附图1为本发明具体实施例整体结构剖视图；
附图2为本发明具体实施例整体结构***图；
附图3为本发明具体实施例整体结构***图；
附图4为本发明具体实施例摆线齿轮的结构剖视图；
附图5为附图4的局部放大图A；
附图6为摆动结构实施例1的结构***图；
附图7为摆动结构实施例1的结构剖视图；
附图8为摆动结构实施例2的结构***图；
附图9为摆动结构实施例2的结构剖视图；
附图10为摆动结构实施例3的结构剖视图。
具体实施方式
本发明的具体实施例如图1-5所示，一种摆线齿轮变速装置，包括机体1、具有偏心结构的输入轴2、输出部3以及连接输入轴2和输出部3的变速机构，所述变速机构包括受输入轴2偏心驱动的摆线齿轮4，所述机体1上设置有供摆线齿轮4安装的安装腔11，所述摆线齿轮4的外周面上设置有外摆线齿41，所述安装腔11上与外摆线齿41对应的内壁上设置有内圆弧齿111，所述内圆弧齿111的齿廓数大于外摆线齿41的齿廓数构成啮合的摆线运动，所述摆线齿轮4的轴向两端面分别为A面42和B面43，摆线齿轮4的A面42和B面43上分别设置有绕周向分布的若干个第二滚珠421和第一滚珠431，所述摆线齿轮4的A面42和安装腔11上与A面42相对的相对面之间设置有供第二滚珠421做摆动运动的摆动结构，所述摆线齿轮4的B面43与输出部3之间设置有绕周向分布的若干个第一滚珠固定孔31和第一扩大孔432，第一滚珠固定孔31和第一扩大孔432一一对应，第一滚珠431置于第一滚珠固定孔31和第一扩大孔432之间实现传动连接。
摆动结构的设置是为了避免摆线齿轮4的A面42抵接在机体1的内壁上，起到减小摩擦、方便装配压紧的作用，外摆线齿41和内圆弧齿111之间的啮合摆线运动实现变速功能，内圆弧齿111可由若干圆柱体均匀分布固定在安装腔11的内壁上构成，或者圆柱体与机体1一体设置，第一滚珠固定孔31和第一扩大孔432的设置可消除摆动的偏心量r，只将周向转动传递给输出部3，使输出部3只转动不摆动。
外摆线：当半径为b的动圆沿着半径为a的定圆的外侧无滑动地滚动时，动圆圆周上的一点p所描绘的点的轨迹叫做外摆线。
上述内圆弧齿111的齿廓数比外摆线齿41的齿廓数多1。优选的内圆弧齿111的齿廓数和外摆线齿41的齿廓数的差值为1，摆线齿轮4的齿廓为摆线的等距曲线形状的盘形或圆环形齿轮。
如图6、7所示，摆动结构的实施例1：包括设置在摆线齿轮4的A面42和安装腔11上与A面42相对的相对面之间的第二滚珠固定孔1121和抵接平面1122，第二滚珠421置于第二滚珠固定孔1121和抵接平面1122之间做摆动运动。第二滚珠421的一部分嵌设在第二滚珠固定孔1121内，另一部分裸露在第二滚珠固定孔1121外并抵接在抵接平面1122上做摆线滚动运动，第二滚珠固定孔1121对第二滚珠421进行限位，避免第二滚珠421乱跑，既能减小摩擦力，又方便装配压紧。
如图8、9所示，摆动结构的实施例2：包括设置在摆线齿轮4的A面42和安装腔11上与A面42相对的相对面之间的环形槽423和抵接平面1122，第二滚珠421置于环形槽423和抵接平面1122之间做摆动运动。第二滚珠421的一部分嵌设在环形槽423内，另一部分裸露在环形槽423外并抵接在抵接平面1122上做摆线滚动运动，环形槽423对第二滚珠421进行限位，避免第二滚珠421乱跑，既能减小摩擦力，又方便装配压紧，此处环形槽423的宽度可以与第二滚珠421的大小适配也可以大于第二滚珠421落入环形槽423内的最大宽度。
如图10所示，摆动结构的实施例3：包括设置在摆线齿轮4的A面42和安装腔11上与A面42相对的相对面之间的扩大环形槽424和第二滚珠固定孔1121，第二滚珠421置于扩大环形槽424和第二滚珠固定孔1121之间做摆动运动，所述第二滚珠421在扩大环形槽424内的径向摆动距离等于偏心量r。第二滚珠421的一部分落入第二滚珠固定孔1121，另一部分落入扩大环形槽424做摆线滚动运动，第二滚珠固定孔1121对第二滚珠421有限位作用，避免第二滚珠421在扩大环形槽424内相互碰撞，既能减小摩擦力，又方便装配压紧，此处扩大环形槽424的宽度大于第二滚珠421落入扩大环形槽424内的最大宽度，且相差至少一个偏心量r。
摆动结构的实施例4：摆动结构包括设置在安装腔11内与摆线齿轮4的A面42相对的垫圈112以及设置在摆线齿轮4的A面42和垫圈112上的第二扩大孔422和第二滚珠固定孔1121，第二扩大孔422和第二滚珠固定孔1121一一对应，第二滚珠421置于第二扩大孔422和第二滚珠固定孔1121之间，垫圈112在第二滚珠421的驱动下与安装腔11可相对转动。安装腔11内可设置推力轴承113，该垫圈112为推力轴承113一侧的垫圈112，垫圈112与安装腔11之间还可设置除推力轴承113以外的滑移结构，只要是能起到减小摩擦的结构即可，第二滚珠421的一部分落入第二滚珠固定孔1121，另一部分落入第二扩大孔422中做摆线滚动运动，第二滚珠固定孔1121对第二滚珠421有限位作用，提供反作用力，消除偏心量r，既能减小摩擦力，又方便装配压紧。
上述第一扩大孔432和第二扩大孔422的底面均为中心凸起4322、4222的环形圆弧槽4321、4221，第一滚珠431和第二滚珠421可在各自的环形圆弧槽4321、4221内滚动。第一扩大孔432和第二扩大孔422的底面也可以是平面状，优选的为环形圆弧槽4321、4221，环形圆弧槽4321、4221的底部是圆弧形的，避免了刀尖状的应力集中现象，加强了机体1或摆线盘或输出部3的强度，且环形圆弧槽4321、4221在径向不穿通，进一步加强了机体1或摆线盘或输出部3的强度，各个环形圆弧槽4321、4221的圆心围绕成一个圆。
上述环形圆弧槽4321、4221的轴向截面具有两个圆弧槽4321a、4221a，该圆弧槽4321a、4221a的半径与对应的第一滚珠431或第二滚珠421的半径一致，所述两圆弧槽4321a、4221a的中心之间的垂直距离等于输入轴2偏心量r的两倍。当第一滚珠431或第二滚珠421位于环形圆弧槽4321、4221内时，环形圆弧槽4321、4221的中心线到第一滚珠431或第二滚珠421球心之间的距离为输入轴2的偏心量r，第一滚珠431或第二滚珠421在环形圆弧槽4321、4221内是滚动运动，使得摩擦小，噪音小，使用损耗低，寿命增大，功率消耗少，节省驱动电能，此处第一滚珠431的直径和第二滚珠421的直径不做限定，且第一滚珠431的直径与第二滚珠421的直径可以一样也可以不一样，第一滚珠和第二滚珠的直径具体根据承载力要求和空间尺寸确定。
上述输出部3与机体1之间设置有交叉滚子轴承5，所述机体1、摆线齿轮4、输出部3与输入轴2之间均设置有滚动轴承6。用标准化的部件代替非标准化的部件，降低成本，提高安装效率。
上述机体1上螺纹连接有用于调节轴向间隙的调节螺母7，该调节螺母7抵压在交叉滚子轴承5上。调节螺母7成环形，与机体1螺纹配合，用于消除轴向间隙，交叉滚子轴承5和推力轴承6的设置均是为了减小转动摩擦，降低运行噪音，延长使用寿命。
本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种摆线齿轮变速装置，包括机体、具有偏心结构的输入轴、输出部以及连接输入轴和输出部的变速机构，其特征在于：所述变速机构包括受输入轴偏心驱动的摆线齿轮，所述机体上设置有供摆线齿轮安装的安装腔，所述摆线齿轮的外周面上设置有外摆线齿，所述安装腔上与外摆线齿对应的内壁上设置有内圆弧齿，所述内圆弧齿的齿廓数大于外摆线齿的齿廓数构成啮合的摆线运动，所述摆线齿轮的轴向两端面分别为A面和B面，摆线齿轮的A面和B面上分别设置有绕周向分布的若干个第二滚珠和第一滚珠，所述摆线齿轮的A面和安装腔上与A面相对的相对面之间设置有供第二滚珠做摆动运动的摆动结构，所述摆线齿轮的B面与输出部之间设置有绕周向分布的若干个第一滚珠固定孔和第一扩大孔，第一滚珠固定孔和第一扩大孔一一对应，第一滚珠置于第一滚珠固定孔和第一扩大孔之间实现传动连接。
2.根据权利要求1所述的摆线齿轮变速装置，其特征在于：所述内圆弧齿的齿廓数比外摆线齿的齿廓数多1。
3.根据权利要求1或2所述的摆线齿轮变速装置，其特征在于：所述摆动结构包括设置在摆线齿轮的A面和安装腔上与A面相对的相对面之间的第二滚珠固定孔和抵接平面，第二滚珠置于第二滚珠固定孔和抵接平面之间做摆动运动。
4.根据权利要求1或2所述的摆线齿轮变速装置，其特征在于：所述摆动结构包括设置在摆线齿轮的A面和安装腔上与A面相对的相对面之间的环形槽和抵接平面，第二滚珠置于环形槽和抵接平面之间做摆动运动。
5.根据权利要求1或2所述的摆线齿轮变速装置，其特征在于：所述摆动结构包括设置在摆线齿轮的A面和安装腔上与A面相对的相对面之间的扩大环形槽和第二滚珠固定孔，第二滚珠置于扩大环形槽和第二滚珠固定孔之间做摆动运动，所述第二滚珠在扩大环形槽内的径向摆动距离等于偏心量。
6.根据权利要求1或2所述的摆线齿轮变速装置，其特征在于：所述摆动结构包括设置在安装腔内与摆线齿轮的A面相对的垫圈以及设置在摆线齿轮的A面和垫圈上的第二扩大孔和第二滚珠固定孔，所述垫圈与安装腔可相对转动，所述第二扩大孔和第二滚珠固定孔一一对应，第二滚珠置于第二扩大孔和第二滚珠固定孔之间。
7.根据权利要求6所述的摆线齿轮变速装置，其特征在于：所述第一扩大孔和第二扩大孔的底面均为中心凸起的环形圆弧槽，第一滚珠和第二滚珠可在各自的环形圆弧槽内滚动。
8.根据权利要求6所述的摆线齿轮变速装置，其特征在于：所述环形圆弧槽的轴向截面具有两个圆弧槽，该圆弧槽的半径与对应的第一滚珠或第二滚珠的半径一致，所述两圆弧槽的中心之间的垂直距离等于输入轴偏心量的两倍。
9.根据权利要求1或2或7或8所述的摆线齿轮变速装置，其特征在于：所述输出部与机体之间设置有交叉滚子轴承，所述机体、摆线齿轮、输出部与输入轴之间均设置有滚动轴承。
10.根据权利要求9所述的摆线齿轮变速装置，其特征在于：所述机体上螺纹连接有用于调节轴向间隙的调节螺母，该调节螺母抵压在交叉滚子轴承上。
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