CN220101945U - 一种三环少齿差行星齿轮减速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三环少齿差行星齿轮减速器，属于减速器技术领域，包括中心轴和转动齿圈，所述中心轴位于转动齿圈的中心轴线上，其右端为动力输入端，其左端通过渐开线花键固联有中心轮，所述中心轮与其圆周分布的三个过渡齿轮啮合，三个过渡齿轮分别通过渐开线花键固联于三个偏心轴上，三个偏心轴上分别设置有偏心相位相同的三个曲拐，三个偏心轴通过对应的曲拐将动力传递至为第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮，所述第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮实现公转，所述转动齿圈与第一偏心齿轮或第二偏心齿轮或第三偏心齿轮啮合，动力由转动齿圈输出。

Description

一种三环少齿差行星齿轮减速器

技术领域

本实用新型属于减速器技术领域，具体是一种三环少齿差行星齿轮减速器。

背景技术

现有的新型减速器虽然种类繁多，但大都是基于少齿差行星传动理论来实现大传动比。

谐波减速器：利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力，精度很高，齿隙小，安装简便，体积小重量轻，噪声低，啮合齿数多等优点。谐波减速器传动比大、功率密度高、传动平稳，通常用于传动精度要求高且径向尺寸受限的场合，如工业机器人和精密医疗器械等。

但谐波减速器启动力矩大，柔轮易疲劳破坏，柔性件疲劳强度差，不耐冲击，刚性较差，使用寿命短、扭转刚度低。启动力矩大，输入转速不能太高，使用一段时间后回程误差增大，散热性差，且对工作环境要求较高，因而其应用也受到了一定的限制，有被精密摆线传动替代的趋势。

摆线针轮减速器：高减速比和高效率单极传动，同时参与啮合的齿对数多，重合度大，承载及过载能力强，运转平稳，可靠性好，寿命长，噪声低。减速器在设计过程中需要考虑平衡离心力的问题；摆线齿廓工艺性相对较差。

RV减速器：对加工和装配精度要求很高，工艺较为复杂，成本高，装载维修困难。摆线针轮减速器、RV减速器虽然结构上没有谐波减速器紧凑，制造工艺也比较复杂，但它的输出功率大、对工作环境要求低，因此广泛应用于各种工业场所，大有代替传统齿轮箱减速器的趋势。

RV减速器是以渐开线行星与摆线针轮少齿差行星两级减速传动为主要结构的封闭式行星传动机构，具有大减速比、高承载、高扭转刚度、高效率、低振动和小体积等优点，但也存在针摆啮合角大、转臂轴承可靠性低、针齿的位置度要求高，不易安装等问题。目前，RV减速器在机器人领域占主导地位。RV减速器是2级减速机构，传动刚度高、传动比大(通常为30～260)、传动平稳、惯量小、输出转矩大、体积小、抗冲击力强等特点。

RV减速器是由渐开线圆柱齿轮行星减速机构和摆线针轮行星减速机构二部分组成，如果渐开线中心齿轮顺时地方向旋转，那么渐开线行星齿轮在公转的同时还有逆时针方向自传，并通过曲柄轴带动摆线轮作偏心运动。即随着曲柄轴的旋转，偏心轴中安装的几个RV齿轮(摆线轮)也跟着做偏心运动(曲柄运动)。曲柄轴转动一圈，摆线轮公转一圈，与此同时与针轮的啮合会使其自转1齿(齿差数)。此时，摆线轮在其轴线公转的同时，还将反向自转，即顺时针转动。同时还通过曲柄轴推动钢架结构的输出机构顺时针方向转动。

现有的RV减速器以行星架作为输出，也就是其针轮固定，行星架整体作为输出。从结构上讲为，外圈与机架相连，内圈输出动力，本申请对其结构进行改进，改变了输出结构形式，可以应用在更多的场合，而不限于机器人领域。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术存在的问题，提供了一种三环少齿差行星齿轮减速器，其设计思路与RV减速器刚好相反，为内圈与机架固联，外圈输出动力。外圈输出动力的好处是可以通过齿轮或同步带轮将转动传至较远处，减速机的轴线不必和关节轴线重合。

本实用新型采用的技术方案：

一种三环少齿差行星齿轮减速器，包括中心轴和转动齿圈，所述中心轴位于转动齿圈的中心轴线上，其右端为动力输入端，其左端通过渐开线花键固联有中心轮，所述中心轮与其圆周分布的三个过渡齿轮啮合，三个过渡齿轮分别通过渐开线花键固联于三个偏心轴上，三个偏心轴上分别设置有偏心相位相同的三个曲拐，三个偏心轴通过对应的曲拐将动力传递至为第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮，所述第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮实现公转，所述转动齿圈与第一偏心齿轮或第二偏心齿轮或第三偏心齿轮啮合，动力由转动齿圈输出。

在上述技术方案中，进一步地，所述第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮的中心孔套在中心轴上，所述第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮的圆周面上均设置有夹角为120°的三个通孔，三个偏心轴分别贯穿第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮上的三个通孔，并在第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮的通孔与偏心轴上对应的曲拐曲臂之间设置有第一滚针轴承、第二滚针轴承和第三滚针轴承。

在上述技术方案中，更进一步地，同一偏心齿轮上的三个曲拐相位沿120°分布，偏心为2mm。

在上述技术方案中，进一步地，还包括箱体前盖和箱体后盖，所述箱体前盖和箱体后盖位于转动齿圈内部，且在箱体前盖和箱体后盖与转动齿圈之间均设置第一轴承，所述箱体前盖和箱体后盖通过铰制螺栓连接，且位于第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮的两端，中心轴的两端分别贯穿箱体前盖和箱体后盖上的中心孔，且在箱体前盖和箱体后盖上的中心孔与中心轴之间均设置有第二轴承，所述箱体前盖和箱体后盖的圆周面上均设置有与三个偏心轴相对应的三个穿孔，每个偏心轴的两端分别贯穿箱体前盖和箱体后盖上对应的穿孔，且在穿孔内设置有第三轴承。

在上述技术方案中，更进一步地，在箱体前盖外壁与转动齿圈内壁之间还设置有第一骨架油封，且第一骨架油封位于第一轴承的左端。

在上述技术方案中，进一步地，还包括前盖和后盖，所述前盖位于箱体前盖的左端且通过螺栓与箱体前盖连接，所述后盖位于箱体后盖的右端且通过螺栓与转动齿圈连接，所述中心轴的右端贯穿后盖上的中心孔，在后盖上的中心孔与中心轴之间设置有第二骨架油封。

在上述技术方案中，进一步地，所述第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮的圆周面上设置夹角为120°的三个连接孔，每个连接孔位于两个相邻的通孔之间，所述铰制螺栓贯穿于连接孔内，且在铰制螺栓外侧设置有套管。

在上述技术方案中，进一步地，所述中心轮和三个过渡齿轮均位于箱体前盖与前盖之间，每个过渡齿轮均通过渐开线花键与偏心轴固连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本申请设计的转动齿轮输出的三环少齿差行星齿轮减速器，其中，动力由中心轴右端的花键输入，将动力传至中心轮，中心轮将动力传至120°圆周分布的3个过度齿轮，这3个齿轮为定轴轮系，3个过度齿轮通过渐开线花键固联于偏心轴上，偏心轴上对应三个偏心齿轮安装有三个滚针轴承，偏心为2mm，相位沿120°分布，分别为0°，120°和240度。因三根轴偏心相位相同，因此不会产生干涉。3个偏心轴共同为三个偏心齿轮输入动力，这3个偏心齿轮可以公转，但不能自转。箱体前盖与箱体后盖通过铰制孔螺栓和套管相连，并与机架固定，动力由转动齿圈输出。这种设计对制造精度要求较高，属于精密减速器，其特点传动相对平稳,传动比大,传动效率较高。且具有以下特点：

1.集成度较高，受力合理，整体体积小，重量轻，结构紧凑。

2.运转平稳，振动、噪音较小。减速器的行星轮与齿圈轮齿接触的数量多。

3.传动比大，传动效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为HWV少齿差减速器机构简图。

图2为RV减速器机构简图。

图3为双曲柄少齿差减速器机构简图。

图4为本实施例中三环少齿差行星齿轮减速器机构简图。

图5为本实施例中三环少齿差行星齿轮减速器机构外观图。

图6为图5的正剖图。

图7为三环少齿差行星齿轮减速器机构的左视图(去掉前盖)。

图8为转动齿圈的示意图。

图9为中心轴的示意图。

图10为中心轮的示意图。

图11为偏心轴的示意图。

图12为偏心齿轮的示意图；

图13为偏心轴不同相位对应的行星齿轮的位置。

其中，1.转动齿圈；2.第一骨架油封；3.第一轴承；4.箱体前盖；5.过度齿轮；6.铰制螺栓；7.套管；8.中心轮；9.中心轴；10.第二轴承；11.第三轴承；12.前盖；13.第一偏心齿轮；14.第二偏心齿轮；15.第三偏心齿轮；16.箱体后盖；17.第一滚针轴承；18.第二滚针轴承；19.第三滚针轴承；20.偏心轴；21.后盖；22.第二骨架油封；23.通孔；24.连接孔；25.曲拐；

H-行星架；W-输出机构；V-中心轮；100.行星轮；200.输入轴；300，400.齿轮；500.曲柄；600.齿圈；700.行星外齿轮。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

HWV少齿差减速器机构简图(也称为N型传动)如图1所示，在HWV机构中，行星架H为输入，齿圈600为固定，行星轮100的自转为输出，传动比为由于行星轮100的公转相对于机架存在偏心，因此中心轮V与输出机构W之间须通过一定的机构来弥补此偏心，如销孔(W机构)、浮动盘、十字滑块、万向联轴器等输出机构，图1的输出称为平行四边形输出。

对图1进行变形，如果从W机构输入，以平行四边形形式输入，则有如图2所示。200是输入轴,经齿轮300,400减速,然后齿轮300通过曲柄500传递给行星外齿轮700,如果齿圈600固定，则外齿轮700作公转和自转,由中心轮8将运动输出。这种机构要求300、400齿轮对应的曲拐相位保持相同，RV减速器采用这种结构，其齿形为摆线针轮，且采用多片行星轮，以平衡惯性力。其特点传动相对平稳,传动比大,传动效率较高。

对图2进行变形，若300、400齿轮位置固定，则称为双曲柄机构。双曲柄机构多晃动齿圈板，即所谓公转，齿圈并不真正转动，也就是不自转。双曲柄机构多以行星外齿轮700的自转为输出。

本设计机构简图如图3所示，动力由齿轮1输入，分流至过度齿轮300、400，齿轮300、400的轴线固定，且其对应的曲拐保持同相位。齿轮300、400的转动使行星轮可以公转，但不能自转。动力输出由齿圈6输出。

由于保留了行星外齿轮700的公转，因此该设计应属于双曲柄机构的变形，但动力输出不是行星轮。采用齿圈输出的好处是双曲柄可以布置在齿圈内，节省了空间。由于双曲柄布置在齿圈内，所以从结构上更像RV减速器，双曲柄合力参与动力的输出，但双曲柄的轴线却是固定的，RV减速器的曲拐轴线是移动的。

本设计采用RV减速器的三片行星轮的设计，因此应属于三环减速器，其机构简图如图4所示，中心轮8将动力传至3个轴线固定的，沿120°分布的过渡齿轮。3个过度齿轮则分别驱动3根曲轴，这3根曲轴上分别具有3个偏心为2mm，相位沿120°分布的曲拐。同一行星轮由三根轴的对应曲拐共同驱动，因此需要曲拐轴安装时同相位，如此实现功率合流。

动力输入为中心轮8，为高速轻载，而低速重载时的功率输出为3个行星轮，9个曲拐共同输出动力，参与啮合的齿数多，功率/重量比大。这种设计对制造精度要求较高，属于精密减速器，其特点传动相对平稳,传动比大,传动效率较高.

本实施例设计的三环少齿差行星齿轮减速器装配图如图5-12所示。包括中心轴9和转动齿圈1，所述中心轴9位于转动齿圈1的中心轴线上，其右端为动力输入端，其左端通过渐开线花键固联有中心轮8，轴向采用轴肩和轴用弹性挡圈固定，所述中心轮8与其圆周分布的三个过渡齿轮5啮合，三个过渡齿轮5分别通过渐开线花键固联于三个偏心轴20上，三个偏心轴20上分别设置有偏心相位相同的三个曲拐25(同一偏心齿轮上的三个曲拐相位沿120°分布，偏心为2mm)，三个偏心轴20通过对应的曲拐25将动力传递至为第一偏心齿轮13、第二偏心齿轮14和第三偏心齿轮15，所述第一偏心齿轮13、第二偏心齿轮14和第三偏心齿轮15实现公转，所述转动齿圈1与第一偏心齿轮13或第二偏心齿轮14或第三偏心齿轮15啮合，动力由转动齿圈1输出。

其中，所述第一偏心齿轮13、第二偏心齿轮14和第三偏心齿轮15的中心孔套在中心轴9上，所述第一偏心齿轮13、第二偏心齿轮14和第三偏心齿轮15的圆周面上均设置有夹角为120°的三个通孔23，三个偏心轴20分别贯穿第一偏心齿轮13、第二偏心齿轮14和第三偏心齿轮15上的三个通孔23，并在第一偏心齿轮13、第二偏心齿轮14和第三偏心齿轮15的通孔23与偏心轴20上对应的曲拐25曲臂之间设置有第一滚针轴承17、第二滚针轴承18和第三滚针轴承19。第一偏心齿轮13的左侧以及第三偏心齿轮15的右侧与偏心轴20的轴向采用轴肩和轴用弹性挡圈固定。

在本实施例中，在转动齿圈1的前后两侧安装有箱体前盖4和箱体后盖16，在箱体前盖4和箱体后盖16与转动齿圈1之间均设置第一轴承3，所述箱体前盖4和箱体后盖16通过铰制螺栓6和套筒7连接，且位于第一偏心齿轮13、第二偏心齿轮14和第三偏心齿轮15的两端，中心轴9的两端分别贯穿箱体前盖4和箱体后盖16上的中心孔，且在箱体前盖4和箱体后盖16上的中心孔与中心轴9之间均设置有第二轴承10，所述箱体前盖4和箱体后盖16的圆周面上均设置有与三个偏心轴20相对应的三个穿孔，每个偏心轴20的两端分别贯穿箱体前盖4和箱体后盖16上对应的穿孔，且在穿孔内设置有第三轴承11。

并在箱体前盖4和箱体后盖16的外侧分别安装前盖12和后盖21对其进行密封，其中，前盖12通过螺栓与箱体前盖4连接，并在箱体前盖4外壁与转动齿圈1内壁之间还设置有第一骨架油封2，且第一骨架油封2位于第一轴承3的左端；后盖21通过螺栓与转动齿圈1连接，中心轴9的右端贯穿后盖21上的中心孔，在后盖21上的中心孔与中心轴9之间设置有第二骨架油封22。

为了提高连接紧密性，则在第一偏心齿轮13、第二偏心齿轮14和第三偏心齿轮15的圆周面上设置夹角为120°的三个连接孔24，每个连接孔24位于两个相邻的通孔23之间。并且套筒7贯穿连接孔24。

动力由中心轴9右端的花键输入，将动力传至中心轮8，中心轮8将动力传至120°圆周分布的3个过度齿轮5，这3个齿轮为定轴轮系，通过圆锥滚子轴承33205固定在箱体前盖上。这3个过度齿轮5通过渐开线花键固联于偏心轴20。偏心轴20上装有滚针轴承，按从左到右的顺序分别为第一滚针轴承17(NKI35)、第二滚针轴承18(NKI40)、第三滚针轴承19(NKI32)，偏心为2mm，相位沿120°分布，分别为0°，120°和240度。因三根轴偏心相位相同，因此不会产生干涉。

3个偏心轴20共同为第一偏心齿轮13、第二偏心齿轮14、第三偏心齿轮15输入动力，这3个偏心齿轮可以公转，但不能自转。箱体前盖4与箱体后盖16通过铰制孔螺栓和套管相连，并与机架固定，动力由转动齿圈1输出。

采用了3个曲柄，因此存在重复约束的可能，这里要求3个偏心轴与行星轮组成2个平行四边形机构，才可满足运动的要求，如图13所示，由于3个过度齿轮同时与中心轮啮合，而偏心轴由偏心轮驱动，因此可以满足同相位的需求。

齿轮参数

在图3的机构简图中，各齿轮模数均为2，各齿轮齿数分配如表1所示

表1各齿轮齿数分配

传动比与中心距计算

在图3的机构简图中，动力从高速轻载渐开线圆柱齿轮1统输入，通过3个定轴中间过渡齿轮分流并减速到3个偏心支撑轴，3偏心支撑轴同时输入相同相位的动力，带动活动齿圈转动。

齿数差：z_d＝z₆-z₅＝121-119＝2

则偏心距e＝mN/2＝2×2/2＝2mm

传动比为

属于大传动比减速器。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制,凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种三环少齿差行星齿轮减速器，其特征在于，包括中心轴和转动齿圈，所述中心轴位于转动齿圈的中心轴线上，其右端为动力输入端，其左端通过渐开线花键固联有中心轮，所述中心轮与其圆周分布的三个过渡齿轮啮合，三个过渡齿轮分别通过渐开线花键固联于三个偏心轴上，三个偏心轴上分别设置有偏心相位相同的三个曲拐，三个偏心轴通过对应的曲拐将动力传递至为第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮，所述第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮实现公转，所述转动齿圈与第一偏心齿轮或第二偏心齿轮或第三偏心齿轮啮合，动力由转动齿圈输出。

2.根据权利要求1所述的一种三环少齿差行星齿轮减速器，其特征在于，所述第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮的中心孔套在中心轴上，所述第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮的圆周面上均设置有夹角为120°的三个通孔，三个偏心轴分别贯穿第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮上的三个通孔，并在第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮的通孔与偏心轴上对应的曲拐曲臂之间设置有第一滚针轴承、第二滚针轴承和第三滚针轴承。

3.根据权利要求2所述的一种三环少齿差行星齿轮减速器，其特征在于，同一偏心齿轮上的三个曲拐相位沿120°分布，偏心为2mm。

4.根据权利要求2所述的一种三环少齿差行星齿轮减速器，其特征在于，还包括箱体前盖和箱体后盖，所述箱体前盖和箱体后盖位于转动齿圈内部，且在箱体前盖和箱体后盖与转动齿圈之间均设置第一轴承，所述箱体前盖和箱体后盖通过铰制螺栓连接，且位于第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮的两端，中心轴的两端分别贯穿箱体前盖和箱体后盖上的中心孔，且在箱体前盖和箱体后盖上的中心孔与中心轴之间均设置有第二轴承，所述箱体前盖和箱体后盖的圆周面上均设置有与三个偏心轴相对应的三个穿孔，每个偏心轴的两端分别贯穿箱体前盖和箱体后盖上对应的穿孔，且在穿孔内设置有第三轴承。

5.根据权利要求4所述的一种三环少齿差行星齿轮减速器，其特征在于，在箱体前盖外壁与转动齿圈内壁之间还设置有第一骨架油封，且第一骨架油封位于第一轴承的左端。

6.根据权利要求4所述的一种三环少齿差行星齿轮减速器，其特征在于，还包括前盖和后盖，所述前盖位于箱体前盖的左端且通过螺栓与箱体前盖连接，所述后盖位于箱体后盖的右端且通过螺栓与转动齿圈连接，所述中心轴的右端贯穿后盖上的中心孔，在后盖上的中心孔与中心轴之间设置有第二骨架油封。

7.根据权利要求4所述的一种三环少齿差行星齿轮减速器，其特征在于，所述第一偏心齿轮、第二偏心齿轮和第三偏心齿轮的圆周面上设置夹角为120°的三个连接孔，每个连接孔位于两个相邻的通孔之间，所述铰制螺栓贯穿于连接孔内，且在铰制螺栓外侧设置有套管。

8.根据权利要求4所述的一种三环少齿差行星齿轮减速器，其特征在于，所述中心轮和三个过渡齿轮均位于箱体前盖与前盖之间，每个过渡齿轮均通过渐开线花键与偏心轴固连。