CN212928684U - 减速机及具有其的动力输出设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于减速传动设备技术领域，尤其涉及一种减速机及具有其的动力输出设备，包括：外齿圈、滚动格栅组件和驱动转轮，滚动格栅组件包括格栅件和多个滚子，外齿圈、格栅件与驱动转轮同轴设置，外齿圈设有多个外齿，相邻两个外齿之间形成弧形齿槽，滚子与驱动转轮的轴面始终相切接触，驱动转轮的横截面轮廓包括多个弧段，以距离驱动转轮中心轴线距离最大的点与中心轴线连线为半径作限制外圆，以距离驱动转轮中心轴线距离最小的点与中心轴线连线为半径作限制内圆，各个弧段位于限制外圆与限制内圆之间。应用本技术方案解决了现有技术中还没有既能够满足设计结构简单、体积小型化，又能够实现减速比灵活匹配设计的减速机的问题。

Description

减速机及具有其的动力输出设备

技术领域

本实用新型属于减速传动设备技术领域，尤其涉及一种减速机及具有其的动力输出设备。

背景技术

减速机是应用于动力源输出端的重要核心零部件之一。目前，应用于机器人的减速机主要为RV减速机、谐波减速机、行星减速机、蜗轮蜗杆减速机，以及同步带构成的减速机机构。减速机的主要目的是将动力源的高转速、小力矩进行转换，降低一定的转速，获得较大的输出力矩。

在现有技术中，传统减速机的其制造难度较大、制造精度较高，具有代表性的为RV减速机，谐波减速机；传统减速机对制造材料的依赖较大，如谐波减速机的柔轮变形材料；传统减速机存在传动间隙，如行星减速机；传统减速机构的设计复杂，如同步带减速机，需要多级嵌套，结构组织相对较大；传统减速机的体积设计受限，RV减速机和谐波减速机在原理上，具有得到更大减速比的优点，但是其无法做到小尺寸以及小减速比也是缺点。传统减速机中只有蜗轮蜗杆结构的减速机具备自锁能力，自锁能力可以使产品设计减少制动保持器的设计，以简化设计，减少和控制相应的成本。

可见，现有技术中还没有既能够满足设计结构简单、体积小型化，又能够实现减速比灵活匹配设计的减速机。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种减速机及具有其的动力输出设备，旨在解决现有技术中还没有既能够满足设计结构简单、体积小型化，又能够实现减速比灵活匹配设计的减速机的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种减速机，包括：外齿圈，外齿圈设有柱状的装配空腔，装配空腔上设置有多个外齿，多个外齿沿周向均匀分布，相邻两个外齿之间形成弧形齿槽；滚动格栅组件，滚动格栅组件装配于装配空腔，滚动格栅组件包括格栅件和多个滚子，格栅件设有轴向通孔与多个栅槽，多个栅槽绕格栅件中心轴线周向间隔布置，栅槽的部分槽空间与轴向通孔具有重合空间，多个滚子一一对应地放置于多个栅槽中，外齿的数量多于滚子的数量；驱动转轮，驱动转轮安装于轴向通孔中，驱动转轮的横截面轮廓包括多个弧段，以距离驱动转轮中心轴线距离最大的点与中心轴线连线为半径作限制外圆，以距离驱动转轮中心轴线距离最小的点与中心轴线连线为半径作限制内圆，各个弧段位于限制外圆与限制内圆之间，且各个弧段的曲率圆心均不重合；其中，外齿圈、格栅件与驱动转轮同轴设置，滚子与驱动转轮的轴面始终相切接触。

可选地，各个弧段首尾相接，各个弧段对应的圆心角均相等，各个弧段的曲率相等。

可选地，每个弧段包括分型弧和过渡弧，所有分型弧与所有过渡弧交替相连，每个分型弧的弧长均相等，每个过渡弧的弧长均相等。

可选地，滚子为圆柱滚针或圆球滚珠。

可选地，减速机还包括：第一轴承，第一轴承的内圈与格栅件的一端固定连接，第一轴承的外圈与外齿圈固定连接；第二轴承，第二轴承的内圈与格栅件的另一端固定连接，第二轴承的外圈与外齿圈固定连接。

可选地，第一轴承与第二轴承均为圆锥滚子轴承，且第一轴承的滚子锥度与第二轴承的滚子锥度两者方向相反。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种动力输出设备，包括动力源和减速装置，动力源包括固定壳和装配于固定壳的动力输出部，减速装置为前述的减速机，动力输出部与驱动转轮驱动连接。

可选地，外齿圈与固定壳固定连接，动力输出部为输出转轴，输出转轴与驱动转轮同轴连接。

可选地，动力输出设备还包括中间传动结构，中间传动结构具有输入端与输出端，动力输出部与输入端驱动连接，输出端与驱动转轮驱动连接。

可选地，动力输出设备还包括输出轴，输出轴连接于格栅件远离动力源的一端，且输出轴穿出外齿圈，输出轴与格栅件同轴设置；或者，动力输出设备还包括输出法兰构件，输出法兰构件包括连接轴和法兰盘，连接轴与格栅件远离动力源的一端同轴连接，且法兰盘同轴连接在连接轴穿出外齿圈的端部上。

本实用新型至少具有以下有益效果：

应用该减速机进行减速增矩地传递输出动力，动力通过带动驱动转轮转动而输入至减速机中，由于各个滚子与驱动转轮的轴面始终相切接触，则驱动转轮在自转转动过程中通过摩擦力带动各个滚子也进行自转转动，并且滚子自转过程中也受到各个弧段、外齿以及弧形齿槽的相互作用，因而各个滚子还绕驱动转轮转动，各个滚子绕驱动转轮转动而带动格栅件转动，格栅件最终对外输出动力。该减速机在减速增矩输出动力的过程中，具备一定的自锁能力的显著特点，并且装配完成的减速机减速性能相对于现有技术的减速机而言具备领先能力，具备传输效率高、传输扭矩大、输入转速高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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为本实用新型第一实施例的减速机的装配示意图；

图2为本实用新型第一实施例的减速机的分解图；

图3为本实用新型第一实施例的减速机的沿中心轴线剖切的剖视图；

图4为本实用新型第一实施例的减速机的沿垂直中心轴线剖切的剖视图；

图5为本实用新型第一实施例的减速机的滚子运动原理结构示意图；

图6为本实用新型第二实施例的减速机的滚子运动原理结构示意图；

图7为本实用新型实施例的动力输出设备的装配示意图；

图8为本实用新型实施例的动力输出设备的第一视角的分解图；

图9为本实用新型实施例的动力输出设备的第二视角的分解图。

其中，图中各附图标记：

10、外齿圈；11、装配空腔；12、外齿；13、弧形齿槽；20、滚动格栅组件；21、格栅件；22、滚子；212、栅槽；30、驱动转轮；31、弧段；311、分型弧；312、过渡弧；41、第一轴承；42、第二轴承；43、挡环；44、卡环；100、动力源；110、固定壳；120、动力输出部；200、减速装置；300、滚子圆心运动轨迹线；301、限制内圆；302、限制外圆。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图5所示，本实用新型第一实施例提供了一种减速机，应用该减速机实现减速增矩地输出动力。在第一实施例中，该减速机包括外齿圈10、滚动格栅组件20和驱动转轮30，三者构成了该减速机的核心组成部分，其中，滚动格栅组件20包括格栅件21和多个滚子22。装配过程中，外齿圈10设有柱状的装配空腔11，装配空腔11上设置有多个外齿12，多个外齿12沿周向均匀分布，相邻两个外齿12之间形成弧形齿槽13，滚动格栅组件20装配于装配空腔11，格栅件21设有轴向通孔与多个栅槽212，多个栅槽212绕格栅件21中心轴线周向间隔布置，栅槽212的部分槽空间与轴向通孔具有重合空间，多个滚子22一一对应地放置于多个栅槽212中，滚子22与驱动转轮30的轴面始终相切接触。外齿12的数量多于滚子22的数量，驱动转轮30安装于轴向通孔中，驱动转轮30的横截面轮廓包括多个弧段31，以距离驱动转轮30中心轴线距离最大的点与中心轴线连线为半径作限制外圆302，以距离驱动转轮30中心轴线距离最小的点与中心轴线连线为半径作限制内圆301，各个弧段31位于限制外圆302与限制内圆301之间，也就是，在驱动转轮30转动时，驱动转轮30带动各个滚子22自转的同时驱动转轮30同时使滚子22沿径向运动(一部分滚子22被驱动转轮30顶推沿径向远离中心轴线运动，另一部分则被外齿圈10反作用而沿径向靠近中心轴线运动)，各个滚子22沿径向往复运动的区域范围即为限制外圆302和限制内圆301之间的区域。并且，各个弧段31的曲率圆心均不重合，并且，外齿圈10、格栅件21与驱动转轮30同轴设置。

应用该减速机进行减速增矩地传递输出动力，动力通过带动驱动转轮30转动而输入至减速机中，由于各个滚子22与驱动转轮30的轴面始终相切接触，则驱动转轮30在自转转动过程中通过摩擦力带动各个滚子22也进行自转转动，并且滚子22自转过程中也受到各个弧段31、外齿12以及弧形齿槽13的相互作用，因而各个滚子22还绕驱动转轮30转动，各个滚子22绕驱动转轮30转动而带动格栅件21转动，格栅件21最终对外输出动力。该减速机在减速增矩输出动力的过程中，具备一定的自锁能力的显著特点，并且装配完成的减速机减速性能相对于现有技术的减速机而言具备领先能力，具备传输效率高、传输扭矩大、输入转速高的特点。

如图5所示，在第一实施例的减速机中，驱动转轮30上的各个弧段31首尾相接，各个弧段31对应的圆心角均相等，各个弧段31的曲率相等。此时，各个弧段31连接形成的轮廓曲线为勒洛多边形，并且本实施例使用了分型数n为3的勒洛多边形(即勒洛多边形对应的分型正多边形为正三角形)，另外，也可以采用正五边形、正七边形等分型数n为大于1的奇数。根据实际应用场合的装配空间大小，可以适应性地选择分型数n，从而针对该实际应用场景而适应性地设计采用分型数n。

在本发明的减速机中，滚子22可以采用钢制的滚珠装配；或者，滚子22可以采用钢制的圆柱形的滚柱装配。为了保证减速机的减速增矩的动力传递稳定性，并且提高减速机的运动载荷强度，因此，本发明的减速机优选地普遍采用钢制的圆柱形的滚柱装配。

如图2所示，该减速机还包括第一轴承41和第二轴承42，第一轴承41的内圈与格栅件21的一端固定连接，第一轴承41的外圈与外齿圈10固定连接，并且采用挡环43将第一轴承41安装稳定，第二轴承42的内圈与格栅件21的另一端固定连接，第二轴承42的外圈与外齿圈10固定连接，采用卡环44将第二轴承42安装稳定。

为了能够使该减速机能够承受一定程度的轴向外力，进一步地，第一轴承41与第二轴承42均为圆锥滚子轴承，且第一轴承41的滚子锥度与第二轴承42的滚子锥度两者方向相反。这样，则无论是沿轴线方向的正向力，还是沿轴线方向的反向力，第一轴承41和第二轴承42均能够承受住，从而保证减速机正常工作运行。

设计完成并装配完成后的减速机在工作过程中，外部动力由驱动转轮30输入，驱动转轮30以转速ω转动(即太阳轮自转)。由于各个滚子22与驱动转轮30的弧形轴面相切接触，在摩擦力作用下，各个滚子22也同时以相同速度转动(即各个行星轮自转)。

驱动转轮30带动各个滚子22同时转动过程中，驱动转轮30向相应滚子22施加作用力ΔF1以顶推相应滚子22沿径向远离运动(还有相应的滚子22则沿径向靠近运动)，如图5所示，各个滚子沿径向往复运动的区域范围限制限制内圆301与限制外圆302之间。在驱动转轮30顶推滚子22沿径向远离运动与弧形齿槽13的槽壁相抵而使得滚子22受到了反作用力ΔF2，作用力ΔF1和反作用力ΔF2的合力ΔF3则为驱动滚子22以转速

绕驱动转轮30公转(行星轮绕太阳轮公转)的驱动力，该减速机的减速比为m。该合力ΔF3作用于格栅件21形成驱动力以驱动格栅件21转动并对外输出。如图5所示，此时格栅件21输出的转动方向与驱动转轮30的转动方向同向(图5所示为同向输出的减速机，同向输出的减速机的外齿12数量满足S＝(m-1)*n)。

并且，滚子22绕驱动转轮30公转过程最后那个，滚子22的圆心经过的滚子圆心运动轨迹线300如图5所示，在确定了滚子22的半径R之后，在该滚子圆心运动轨迹线300的基础上沿径向外扩距离R，即可获得外齿圈10的外齿12的齿形轮廓线。

如图6所示，本实用新型第二实施例提供了另一减速机。第二实施例的减速机与第一实施例的减速机相比较，具有以下不同之处。在第二实施例中，在设计制造驱动转轮30的轴面时，为了让各个滚子22能够转动的更加稳定、顺畅，降低工作运行过程最后那个的噪声，因此，设计每个弧段31包括分型弧311和过渡弧312，所有分型弧311与所有过渡弧312交替相连，相邻两个分型弧311之间过渡弧312均相切连接，每个分型弧311的弧长均相等，每个过渡弧312的弧长均相等(此时，由各个分型弧311以及各个过渡弧312相接形成的轮廓曲线为等宽曲线)。

设计完成并装配完成后的减速机在工作过程中，外部动力由驱动转轮30输入，驱动转轮30以转速ω转动(即太阳轮自转)。由于各个滚子22与驱动转轮30的弧形轴面相切接触，在摩擦力作用下，各个滚子22也同时转动(即各个行星轮自转)。

驱动转轮30带动各个滚子22同时转动过程中，驱动转轮30向相应滚子22施加作用力F1以顶推相应滚子22沿径向远离运动(还有相应的滚子22则沿径向靠近运动)，各个滚子沿径向往复运动的区域范围限制限制内圆301与限制外圆302之间。如图6所示，在驱动转轮30顶推滚子22沿径向远离运动与弧形齿槽13的槽壁相抵而使得滚子22受到了反作用力F2，作用力F1和反作用力F2的合力F3则为驱动滚子22以转速

绕驱动转轮30公转(行星轮绕太阳轮公转)的驱动力，该减速机的减速比为m。该合力F3作用于格栅件21形成驱动力以驱动格栅件21转动并对外输出。如图6所示，此时格栅件21输出的转动方向与驱动转轮30的转动方向同向(图6所示为同向输出的减速机，同向输出的减速机的外齿12数量满足S＝(m-1)*n)。

第二实施例的减速机与第一实施例的减速机相比较，除以上结构不同之外，其余结构均相同，因而在此不再赘述。

另外，还可以设计生产反向输出的减速机，此时外齿12数量满足S＝(m+1)*n，其余结构均与同向输出的减速机相同，在此不再赘述。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种动力输出设备。如图7至图9所示，该动力输出设备包括动力源100和减速装置200，动力源100包括固定壳110和装配于固定壳110的动力输出部120，其中，减速装置200采用前述第一实施例或第二实施例提供的减速机进行装配，动力输出部120与驱动转轮30驱动连接。

该动力输出设备在减速增矩输出动力的过程中，具备一定的自锁能力的显著特点，减速性能相对于现有技术而言具备领先能力，具备传输效率高、传输扭矩大、输入转速高的特点。

外齿圈10与固定壳110固定连接，动力输出部120为输出转轴，输出转轴与驱动转轮30同轴连接，简化输入连接方式，并且，该减速机能够很好地适应高转速输入。或者，动力输出设备还包括中间传动结构，中间传动结构具有输入端与输出端，动力输出部120与输入端驱动连接，输出端与驱动转轮30驱动连接，通过中间传动结构能够实现外部动力的传递方向，从而更好地适应实际转给空间。

动力输出设备还包括输出轴(未图示)，输出轴连接于格栅件21远离动力源100的一端，且输出轴穿出外齿圈10，输出轴与格栅件21同轴设置。或者，动力输出设备还包括输出法兰构件，输出法兰构件包括连接轴(未图示)和法兰盘(未图示)，连接轴与格栅件远离动力源100的一端同轴连接，且法兰盘同轴连接在连接轴穿出外齿圈10的端部上。

解释说明：

等宽曲线：是指将一个平面曲线图放在两条平行线之间，使该曲线与这两条平行线均相切，无论这个平面曲线图在平面内如何运动，只要其还是在这两条平行线内，则该平面曲线就始终与这两条平行线相切，这个平面曲线即是等宽曲线，并且，这两条平行线之间的距离称为该等宽曲线的宽度。其中，勒洛多边形为等宽曲线的一种类型。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种减速机，其特征在于，包括：

外齿圈(10)，所述外齿圈(10)设有柱状的装配空腔(11)，所述装配空腔(11)上设置有多个外齿(12)，所述多个外齿(12)沿周向均匀分布，相邻两个所述外齿(12)之间形成弧形齿槽(13)；

滚动格栅组件(20)，所述滚动格栅组件(20)装配于所述装配空腔(11)，所述滚动格栅组件(20)包括格栅件(21)和多个滚子(22)，所述格栅件(21)设有轴向通孔与多个栅槽(212)，所述多个栅槽(212)绕所述格栅件(21)中心轴线周向间隔布置，所述栅槽(212)的部分槽空间与所述轴向通孔具有重合空间，所述多个滚子(22)一一对应地放置于所述多个栅槽(212)中，所述外齿(12)的数量多于所述滚子(22)的数量；

驱动转轮(30)，所述驱动转轮(30)安装于所述轴向通孔中，所述驱动转轮(30)的横截面轮廓包括多个弧段(31)，以距离所述驱动转轮(30)中心轴线距离最大的点与中心轴线连线为半径作限制外圆(302)，以距离所述驱动转轮(30)中心轴线距离最小的点与中心轴线连线为半径作限制内圆(301)，各个所述弧段(31)位于所述限制外圆(302)与所述限制内圆(301)之间，且各个所述弧段(31)的曲率圆心均不重合；

其中，所述外齿圈(10)、所述格栅件(21)与所述驱动转轮(30)同轴设置，所述滚子(22)与所述驱动转轮(30)的轴面始终相切接触。

2.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于，

各个所述弧段(31)首尾相接，各个所述弧段(31)对应的圆心角均相等，各个所述弧段(31)的曲率相等。

3.根据权利要求1所述的减速机，其特征在于，

每个所述弧段(31)包括分型弧(311)和过渡弧(312)，所有所述分型弧(311)与所有所述过渡弧(312)交替相连，每个所述分型弧(311)的弧长均相等，每个所述过渡弧(312)的弧长均相等。

4.根据权利要求3所述的减速机，其特征在于，

所述滚子(22)为圆柱滚针或圆球滚珠。

5.根据权利要求4所述的减速机，其特征在于，所述减速机还包括：

第一轴承(41)，所述第一轴承(41)的内圈与所述格栅件(21)的一端固定连接，所述第一轴承(41)的外圈与所述外齿圈(10)固定连接；

第二轴承(42)，所述第二轴承(42)的内圈与所述格栅件(21)的另一端固定连接，所述第二轴承(42)的外圈与所述外齿圈(10)固定连接。

6.根据权利要求5所述的减速机，其特征在于，

所述第一轴承(41)与所述第二轴承(42)均为圆锥滚子轴承，且所述第一轴承(41)的滚子锥度与所述第二轴承(42)的滚子锥度两者方向相反。

7.一种动力输出设备，包括动力源(100)和减速装置(200)，所述动力源(100)包括固定壳(110)和装配于所述固定壳(110)的动力输出部(120)，其特征在于，

所述减速装置(200)为权利要求1至6中任一项所述的减速机，所述动力输出部(120)与所述驱动转轮(30)驱动连接。

8.根据权利要求7所述的动力输出设备，其特征在于，

所述外齿圈(10)与所述固定壳(110)固定连接，所述动力输出部(120)为输出转轴，所述输出转轴与所述驱动转轮(30)同轴连接。

9.根据权利要求7所述的动力输出设备，其特征在于，

所述动力输出设备还包括中间传动结构，所述中间传动结构具有输入端与输出端，所述动力输出部(120)与所述输入端驱动连接，所述输出端与所述驱动转轮(30)驱动连接。

10.根据权利要求8或9所述的动力输出设备，其特征在于，

所述动力输出设备还包括输出轴，所述输出轴连接于所述格栅件(21)远离所述动力源(100)的一端，且所述输出轴穿出所述外齿圈(10)，所述输出轴与所述格栅件(21)同轴设置；

或者，所述动力输出设备还包括输出法兰构件，所述输出法兰构件包括连接轴和法兰盘，所述连接轴与所述格栅件远离所述动力源(100)的一端同轴连接，且所述法兰盘同轴连接在所述连接轴穿出所述外齿圈(10)的端部上。

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