CN112648344A - 一种行星轮单片错位齿背隙可调行星减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了行星齿轮传动领域的一种行星轮单片错位齿背隙可调行星减速器，由输出端盖、内齿圈、输入端盖同轴心连接构成封闭的腔体，腔体中设有太阳轮以及至少两个行星轮，太阳轮同轴心连接固定在电机主轴连接套上，电机主轴连接套与输入端盖同轴心转动连接；行星轮包括同轴心连接且同参数的第一齿轮与第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮错位设置，第一齿轮与第二齿轮的齿面分别与太阳轮轮齿的两侧齿面以及内齿圈轮齿的两侧齿面接触。本发明可以通过调节太阳轮的大小来调整齿轮径向啮合间隙，确保小背隙，此外可以通过更换大的太阳轮调整齿轮径向啮合间隙，确保小背隙，从而避免减速器的报废，节约了成本。

Description

一种行星轮单片错位齿背隙可调行星减速器

技术领域

本发明涉及行星齿轮传动领域，具体是一种行星轮单片错位齿背隙可调行星减速器。

背景技术

渐开线行星传动减速器作为减速、增速和变速传动装置，广泛应用于各种机械上。行星传动通常采用数个行星轮同时传递载荷，并采用内啮合使功率分流并合理，因而具有结构紧凑、体积小、重量轻、传动比范围大，传动效率高、运转平稳、噪音小、可进行运动的合成与分解等优点。

对于输出轴具有逆时针和顺时针两种工作状态的行星传动减速器，特别是要重复定位的部件，总是希望小背隙或零背隙传动，即两种工作状态转换的角度回差非常小，如主要应用于CNC数控机床，雕刻机等伺服电机、步进电机用减速器。一般行星传动减速器每一级减速的背隙不作要求，对于有背隙要求且不小于0.5°的，通常是减小齿轮啮合侧隙并验证其啮合侧隙即可；但如果要求背隙在10′以下的减速器，则必须选用高精度的齿轮，否则无法保证在极小啮合间隙下的装配和正常运转；目前减速器设计中齿轮传动选用的多为圆柱直齿轮。其存在的不足之处是：

1、要求背隙在10′以下的减速器，高精度齿轮需要磨齿加工，不仅加工周期长，且成本大幅上升。

2、采用圆柱直齿轮的减速器，无法解决由齿轮磨损造成的啮合间隙增大进而导致背隙变大的问题，只有将减速器报废。

发明内容

本发明的目的在于提供一种行星轮单片错位齿背隙可调行星减速器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种行星轮单片错位齿背隙可调行星减速器，由输出端盖、内齿圈、输入端盖同轴心连接构成封闭的腔体，所述腔体中设有太阳轮以及至少两个行星轮，所述太阳轮同轴心连接固定在电机主轴连接套上，电机主轴连接套与输入端盖同轴心转动连接；所述行星轮的内孔中设有过渡套且安装在销轴上；所述销轴一端与输出轴托盘上对应的轴孔过盈配合，另一端通过行星轮挡圈限位；所述销轴与过渡套配合的径向两侧面为扁方结构，另外两侧面为圆面结构，圆面结构与过渡套的内孔间隙配合，销轴的轴线与输出轴托盘的轴线平行；所述行星轮包括同轴心连接且同参数的第一齿轮与第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮为圆柱直齿轮且轮齿错位设置；所述第一齿轮的轮齿齿面与太阳轮轮齿的一侧齿面以及内齿圈轮齿的一侧齿面接触，所述第二齿轮的轮齿齿面与太阳轮轮齿的另一侧齿面以及内齿圈轮齿的另一侧齿面接触。

作为本发明的改进方案，行星轮模数小于等于1时，第一齿轮与第二齿轮错位角度为0.2～0.5°；行星轮模数大于1时，第一齿轮与第二齿轮错位角度为0.2～1.0°。

作为本发明的改进方案，所述销轴整体呈径向两侧对称削成平面的扁方结构，另外两侧为圆面结构，所述过渡套的外侧面与行星轮内孔配合为圆面，内孔与销轴的扁方结构对应配合为扁方形，与销轴的圆面结构配合为圆形。

作为本发明的改进方案，所述销轴呈台阶状，其两端为圆柱并分别与所述输出轴托盘、行星轮挡圈连接配合，中间部分径向两侧对称削成平面呈扁方形，所述过渡套的外侧面与行星轮内孔配合为圆面，内孔与销轴的中间部分对应配合。

有益效果：1、本发明可以使用常规精度等级，即7级的齿轮组装减速器；这是因为本结构中行星轮采用单片错位齿的圆柱直齿轮，且可以沿托盘端面方向径向移动，可以通过调节太阳轮的大小来调整齿轮径向啮合间隙，确保小背隙，实际装机背隙可达到3-10弧分。

2、因为齿轮磨损造成的啮合间隙增大而产生的背隙变大，仍然可以通过变换大的太阳轮来调整齿轮径向啮合间隙，确保小背隙，从而避免减速器的报废，节约了成本。

附图说明

图1为本发明结构剖视总图；

图2为图1中A-A、B-B截面剖视图；

图3为沿轴向的错位齿轮与其它齿轮啮合示意图；

图4为本发明行星轮的示意图；

图5为本发明销轴的示意图；

图6为本发明过渡套的示意图；

图中：1-输出轴；2-输出轴平键；3-轴用弹性挡圈；4-第一深沟球轴承；5-输出端盖；6-第一孔用弹性挡圈；7-定位销；8-内齿圈；9-行星轮；901-第一齿轮；902-第二齿轮；10-过渡套；11-销轴；12-太阳轮；13-行星轮挡圈；14-沉头螺钉；15-第二孔用弹性挡圈；16-轴用钢丝挡圈；17-第二深沟球轴承；18-O形密封圈；19-输入端盖；20-电机主轴连接套；21-输出轴托盘。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

参见图1，一种行星轮单片错位齿背隙可调行星减速器，由输出端盖5、内齿圈8、输入端盖19同轴心连接构成封闭的腔体，腔体中设有一级行星传动的齿轮副，该齿轮副包括太阳轮12以及至少两个行星轮9。

输入端盖19与输出端盖5的周向外侧壁上均设有台阶结构，该台阶结构装入到内齿圈8中，输出端盖5采用径向设置的定位销7与内齿圈8进行固定，输入端盖19采用径向设置的沉头螺钉14与内齿圈8实现固定。

太阳轮12同轴心连接固定在电机主轴连接套20上，电机主轴连接套20与输入端盖19同轴心转动连接。具体来说，太阳轮12过盈压入到电机主轴连接套20中，电机主轴连接套20装入到输入端盖19中，与输入端盖19之间通过第二深沟球轴承17连接，并且，通过第二孔用弹性挡圈15与轴用钢丝挡圈16对第二深沟球轴承17进行限位固定，第二深沟球轴承17与电机主轴连接套20之间设有O形密封圈18。

行星轮9内孔中设有过渡套10，并在过渡套10中安装有销轴11，销轴11一端与输出轴托盘21上对应的轴孔过盈配合，另一端通过行星轮挡圈13限位。输出轴托盘21同轴心设置在输出端盖5与行星轮9之间，输出轴1与输出轴托盘21连接固定，输出轴1与输出端盖5之间同轴设有第一深沟球轴承4，并采用轴用弹性挡圈3与第一孔用弹性挡圈6限位。

作为一种实施方式，如图5-6所示，销轴11整体呈现其中径向两侧对称削成平面的扁方结构，另外两侧为圆面结构，过渡套10的外侧面与行星轮9内孔配合为圆面，内孔与销轴11的扁方结构对应配合为扁方形，与销轴11的圆面结构对应配合的为圆形。安装时，销轴11的轴线与输出轴托盘21的轴线平行。

作为另一种实施方式，销轴11呈台阶状，其两端为圆柱并分别与输出轴托盘21、行星轮挡圈13连接配合，中间部分径向两侧对称削成平面呈扁方结构，另外两侧呈圆面结构，过渡套10的外侧面与行星轮9内孔配合为圆面，内侧与销轴11的中间部分对应配合，以防止销轴11磨损过快，影响行星减速器的背隙精度。

如图2所示，行星轮9的数量为3个，此为常规设计，理论上根据实际需求采用2只到若干只均可。

如图3-4所示，太阳轮12、内齿圈8均采用渐开线圆柱直齿轮，行星轮9采用渐开线单片错位齿圆柱齿轮。具体来说，行星轮9包括同轴心连接且同参数的第一齿轮901与第二齿轮902，第一齿轮901与第二齿轮902错位设置，第一齿轮901与第二齿轮902的齿面分别与太阳轮12轮齿的两侧齿面以及内齿圈8轮齿的两侧齿面接触。具体地，第一齿轮902轮齿的齿面与太阳轮12轮齿的一侧齿面以及内齿圈8轮齿的一侧齿面接触，所述第二齿轮902的轮齿的齿面与太阳轮12轮齿的另一侧齿面以及内齿圈8轮齿的另一侧齿面接触。

譬如图3所示N1处的放大示意图，此处第二齿轮902的右齿面与内齿圈8轮齿的左侧齿面接触，第一齿轮901的左齿面与轮齿的右侧齿面接触。如N2处的放大示意图，第二齿轮902的左齿面与太阳轮12轮齿的右侧齿面接触，第一齿轮901的右齿面与太阳轮12轮齿的左侧齿面接触。

本实发明的设计原理是在一对圆柱直齿轮啮合基础上，将第一齿轮902的单面与太阳轮12及内齿圈8的一侧齿面啮合，第二齿轮902与另一侧齿面啮合，形成正反转，不会产生间隙，或间隙很小，第一齿轮901与第二齿轮902只是单面接触，不会产生间隙小时卡死问题。

单片错位齿行星轮是一个齿轮分段错位，加工后齿轮错位角度不能变动，该结构是利用错位齿轮单面接触小回程原理，调节齿轮啮合中心距，从而调节行星减速器齿轮啮合间隙，保证小背隙，而非调节错位角度保证小背隙，必须要行星轮能沿行星架径向微量移动，因此销轴11的圆面结构与过渡套10的圆形内孔采用间隙配合，可以调节齿轮啮合中心距，齿轮啮合间隙的大小由太阳轮决定，采用错位齿轮是避免常规齿轮间隙小，双面摩擦，易卡死的弊端，使用过程中，由于磨损，背隙加大，更换大一点的太阳轮就能保证小背隙。

如图4所示，图4中行星轮是整体前后段错位齿形状，前后错位角的大小与齿轮模数大小有关，行星轮9模数小于等于1时，第一齿轮901与第二齿轮902错位角度为0.2～0.5°；行星轮9模数大于1时，第一齿轮901与第二齿轮902错位角度为0.2～1.0°。

本实施例中减速比的计算以下数据为例。

内齿圈8参数为：齿数：zb＝48；模数：m＝1；压力角：a＝20°。

太阳轮12参数为：齿数：za＝16；模数：m＝1；压力角：a＝20°。

行星轮9参数为：齿数：zc＝15；模数：m＝1；压力角：a＝20°。

i_ab＝Z_b/Z_a+1＝48/16+1＝4

因此传动比为4。

本发明采用单片错位齿圆柱行星轮，且行星轮沿行星架托盘端面径向移动，通过调整太阳轮大小，调整齿轮副啮合间隙，保证运转中小背隙或零背隙，且保证减速器不会因背隙小卡死，提高在常规齿轮精度(一般7级精度)下，装配的减速器背隙数值达到5弧分以内，达到精密减速器水平。同时，减速器在使用过程中，背隙加大，更换加大尺寸的太阳轮，重新调整，可以达到新减速器的背隙精度，延长减速器的使用寿命。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

在本发明的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种行星轮单片错位齿背隙可调行星减速器，由输出端盖(5)、内齿圈(8)、输入端盖(19)同轴心连接构成封闭的腔体，所述腔体中设有太阳轮(12)以及至少两个行星轮(9)，所述太阳轮(12)同轴心连接固定在电机主轴连接套(20)上，电机主轴连接套(20)与输入端盖(19)同轴心转动连接；所述行星轮(9)的内孔中设有过渡套(10)且安装在销轴(11)上；所述销轴(11)一端与输出轴托盘(21)上对应的轴孔过盈配合，另一端通过行星轮挡圈(13)限位；其特征在于，所述销轴(11)与过渡套(10)配合的径向两侧面为扁方结构，另外两侧为圆面结构，圆面结构与过渡套(10)的内孔间隙配合，销轴(11)的轴线与输出轴托盘(21)的轴线平行；所述行星轮(9)包括同轴心连接且同参数的第一齿轮(901)与第二齿轮(902)，第一齿轮(901)与第二齿轮(902)为圆柱直齿轮且轮齿错位设置；所述第一齿轮(902)的轮齿齿面与太阳轮(12)轮齿的一侧齿面以及内齿圈(8)轮齿的一侧齿面接触，所述第二齿轮(902)的轮齿齿面与太阳轮(12)轮齿的另一侧齿面以及内齿圈(8)轮齿的另一侧齿面接触。

2.根据权利要求1所述的一种行星轮单片错位齿背隙可调行星减速器，其特征在于，行星轮(9)模数小于等于1时，第一齿轮(901)与第二齿轮(902)错位角度为0.2～0.5°；行星轮(9)模数大于1时，第一齿轮(901)与第二齿轮(902)错位角度为0.2～1.0°。

3.根据权利要求1或2所述的一种行星轮单片错位齿背隙可调行星减速器，其特征在于，所述销轴(11)整体呈径向两侧对称削成平面的扁方结构，另外两侧为圆面结构，所述过渡套(10)的外侧面与行星轮(9)内孔配合为圆面，内孔与销轴(11)的扁方结构对应配合为扁方形，与销轴(11)的圆面结构配合为圆形。

4.根据权利要求1或2所述的一种行星轮单片错位齿背隙可调行星减速器，其特征在于，所述销轴(11)呈台阶状，其两端为圆柱并分别与所述输出轴托盘(21)、行星轮挡圈(13)连接配合，中间部分径向两侧对称削成平面呈扁方形，所述过渡套(10)的外侧面与行星轮(9)内孔配合为圆面，内侧与销轴(11)的中间部分对应配合。

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