高重合度滤波减速器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高重合度滤波减速器，涉及减速器领域，提供一种可以在较低加工精度的情况下，获得高的传动精度的高重合度滤波减速器。高重合度滤波减速器包括固定模块、偏心输入轴、输出模块和中间模块；偏心输入轴包括输入轴主体和偏心段；固定模块与输入轴主体同轴设置；输出模块与输入轴主体同轴设置并可旋转；中间模块套装于偏心段上并可旋转；固定模块和输出模块分别包括两件旋向相反的内斜齿轮且一齿轮的轮齿与另一齿轮的齿槽对正；中间模块包括四件外斜齿轮，固定模块和输出模块的齿轮分别与中间模块的齿轮啮合。本发明可用于机械的传动系统中。
【专利说明】高重合度滤波减速器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种减速机，尤其涉及一种采用少齿差啮合原理减速的高重合度滤波减速器。
【背景技术】
[0002]长期以来，虽然谐波减速器、RV减速器在先进制造、航空航天、船舶海洋、武器装备等工程领域高端装备中应用较广，但由于谐波传动的单级传动比范围有限(通常〈360)，通过柔轮传递转矩，弹性元件扭转刚度低、传递转矩有限，而RV减速器传动系统存在结构复杂、质量体积大等缺点。该类减速器容易与执行机构产生非线性耦合振动而出现“卡涩”或“卡死”等现象，使系统不能正常工作甚至完全失效。因此探索高性能传动件及传动系统的创新设计理论、方法和技术，对提高我国机电装备的可靠性、运动精度，延长使用寿命等综合性能，具有非常重要的科学意义和工程使用价值。
[0003]有鉴于此，本发明旨在探索一种高重合度滤波减速器，该减速器可在较低加工精度的条件下获得高的传动精度，能增加啮合齿对数，提高承载能力和寿命，减小轮齿的刚度激励，过滤掉动力传递与运动变换过程中的波动，从而具有高精度、高可靠、长寿命、大转矩、低能耗、减振降噪等优点。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种可以在较低加工精度的情况下，获得高的传动精度的高重合度滤波减速器。
[0005]为解决上述问题采用的技术方案是:高重合度滤波减速器包括固定模块、偏心输入轴、输出模块和中间模块；偏心输入轴包括输入轴主体和偏心段；固定模块与输入轴主体同轴设置；输出模块与输入轴主体同轴设置并可旋转；中间模块套装于偏心段上并可旋转；
[0006]固定模块包括内齿轮I和内齿轮II;输出模块包括内齿轮III和内齿轮IV ;中间模块包括外齿轮1、外齿轮I1、外齿轮III和外齿轮IV ;内齿轮1、内齿轮I1、内齿轮III和内齿轮IV分别与外齿轮1、外齿轮I1、外齿轮III和外齿轮IV—一对应设置并啮合形成少齿差啮合苜1J ;
[0007]外齿轮I和外齿轮II均为斜齿轮且旋向相反,外齿轮I的轮齿与外齿轮II的齿槽正对；外齿轮III和外齿轮IV均为斜齿轮且旋向相反，外齿轮III的轮齿与外齿轮IV的齿槽正对。
[0008]进一步的是:外齿轮1、外齿轮I1、外齿轮III和外齿轮IV均进行了齿向修形处理使轮齿在齿宽中央鼓起，齿面与端面圆弧过渡，齿面半径为Ry，齿面与端面的过渡圆弧半径为r，Ry和r取值随齿宽变化而变化，具体如下:当齿宽为2?3mm，r取20?50mm，Ry取400?60Ctam ;齿宽为3?4mm’ r取50?100mm, Ry取650?90Ctam ;齿宽为5?8mm’ r取70 ?110mm, Ry 取 700 ?950mm。[0009]进一步的是:固定模块内设置有轴承孔I，轴承孔I内安装有滚动轴承I，输入轴主体安装于滚动轴承I的内孔内。
[0010]进一步的是:输出模块内设置有轴承孔II，轴承孔II内安装有滚动轴承II，输入轴主体安装于滚动轴承II的内孔内。
[0011]进一步的是:固定模块内设置有轴承孔III，轴承孔III内安装有滚针轴承，输出模块安装于滚针轴承的内孔内。
[0012]本发明的有益效果是:(I)实现高传动精度。本发明的高重合度滤波减速器传动方式属于少齿差行星传动，主要通过四对齿轮的内啮合进行运动和动力的传递，和普通少齿差传动相比较，本发明的高重合度滤波减速器的不同之处在于固定模块与中间模块以及输出模块与中间模块都有两对齿轮错位啮合，两对齿轮啮合相位相反，单周传动误差显著减小，而单周传递误差正是传递误差的主要成分，因此可以在较低加工精度的情况下，获得高的传动精度。
[0013](2)增大重合度，降低振动和噪声。本发明的固定模块与中间模块以及输出模块与中间模块都有两对斜齿轮错位啮合，其重合度是普通齿轮传动的两倍，因此有效减少了轮齿啮合对数交替变化过程中的刚度激励，使得啮合更加平稳，轮齿载荷分布更加均匀，从根本上降低了振动和噪声。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是高重合度滤波减速器结构图；
[0015]图2是轮齿修行结构示意图；
[0016]图3是图2A处放大视图；
[0017]图4是未修形齿轮的润滑效果曲线图；
[0018]图5是修形后齿轮的润滑效果曲线图；
[0019]图中标记为:固定模块1、偏心输入轴2、输入轴主体3、偏心段4、输出模块5、中间模块6、内齿轮17、内齿轮II 8、内齿轮III 9、内齿轮IV 10、外齿轮111、外齿轮II 12、外齿轮III13、外齿轮IV 14、轴承孔115、滚动轴承116、滚动轴承II 17、轴承孔II 18、轴承孔III19、滚针轴承20。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进一步说明。
[0021]如图1所示，高重合度滤波减速器包括固定模块1、偏心输入轴2、输出模块5和中间模块6 ;偏心输入轴2包括输入轴主体3和偏心段4 ;固定模块I与输入轴主体3同轴设置；输出模块5与输入轴主体3同轴设置并可旋转；中间模块6套装于偏心段4上并可旋转；
[0022]固定模块I包括内齿轮17和内齿轮II 8 ;输出模块5包括内齿轮III 9和内齿轮IV 10 ;中间模块6包括外齿轮111、外齿轮II 12、外齿轮III 13和外齿轮IV 14 ;内齿轮17、内齿轮II 8、内齿轮III9和内齿轮IV 10分别与外齿轮111、外齿轮II 12、外齿轮III13和外齿轮IV 14 对应设置并哨合形成少齿差哨合副；
[0023]外齿轮Ill和外齿轮II 12均为斜齿轮且旋向相反,外齿轮Ill的轮齿与外齿轮II 12的齿槽正对；外齿轮III13和外齿轮IV 14均为斜齿轮且旋向相反，外齿轮III13的轮齿与外齿轮IV 14的齿槽正对。
[0024]内齿轮17、内齿轮II 8、内齿轮III9和内齿轮IV 10分别与外齿轮111、外齿轮II 12、外齿轮III13和外齿轮IV 14——对应设置并啮合，因此必然有内齿轮17和内齿轮II 8均为斜齿轮且旋向相反，内齿轮17的轮齿与内齿轮II 8的齿槽正对；内齿轮III 9和内齿轮IV 10均为斜齿轮且旋向相反，内齿轮III 9的轮齿与内齿轮IV 10的齿槽正对。
[0025]本高重合度滤波减速器减速原理如下:驱动装置(例如电动机)带动偏心输入轴2旋转。中间模块6套装于偏心段4上并可自由旋转，因此中间模块6不与偏心输入轴2同步旋转，只是绕输入轴主体3公转。中间模块6绕输入轴主体3公转过程中，外齿轮Ill和外齿轮II 12的轮齿与内齿轮17和内齿轮II 8的轮齿依次啮合，内齿轮17和内齿轮II 8固定不动，因此内齿轮17和内齿轮II 8推动外齿轮Ill和外齿轮II 12自转。外齿轮Ill和外齿轮II 12与内齿轮17和内齿轮II 8齿数差越少则外齿轮Ill和外齿轮II 12自转速度越慢。外齿轮Ill和外齿轮II 12带动中间模块6旋转也就带动了外齿轮III13和外齿轮
IV14旋转，外齿轮III 13和外齿轮IV 14与内齿轮III 9和内齿轮IV 10啮合即带动输出模块5旋转完成减速过程。
[0026]本发明的减速器能够实现高传动精度。本发明的高重合度滤波减速器传动方式属于少齿差行星传动，主要通过四对齿轮的内啮合进行运动和动力的传递，和普通少齿差传动相比较，本发明的高重合度滤波减速器的不同之处在于固定模块与中间模块以及输出模块与中间模块都有两对齿轮错位啮合，两对齿轮啮合相位相反，单周传动误差显著减小，而单周传递误差正是传递误差的主要成分，因此可以在较低加工精度的情况下，获得高的传动精度。
[0027]本发明的固定模块与中间模块以及输出模块与中间模块都有两对斜齿轮错位啮合，其重合度是普通齿轮传动的两倍，因此有效减少了轮齿啮合对数交替变化过程中的刚度激励，使得啮合更加平稳，轮齿载荷分布更加均匀，从根本上降低了振动和噪声。
[0028]两对斜齿轮旋向相反可以平衡掉斜齿轮传动过程中的轴向力。
[0029]进一步的，如图2和图3所示，外齿轮111、外齿轮II 12、外齿轮III13和外齿轮IV 14均进行了齿向修形处理使轮齿在齿宽中央鼓起，齿面与端面圆弧过渡，齿面半径为Ry，齿面与端面的过渡圆弧半径为r,Ry和r取值随齿宽变化而变化,具体如下:当齿宽为2?3mm,r 取 20 ?50mm, Ry 取 400 ?600mm ;齿宽为 3 ?4mm, r 取 50 ?100mm, Ry 取 650 ?900mm ;齿宽为 5 ?8mm, r 取 70 ?110mm, Ry 取 700 ?950mm。
[0030]外齿轮111、外齿轮II 12、外齿轮III 13和外齿轮IV 14均进行了齿向修形处理，使得轮齿接触的边缘效应弱化，避免了应力集中，同时，通过齿向修形，获得了一个较好的沿齿向油膜分布，使得轮齿处于弹流润滑状态，有效改善了轮齿的润滑状况，提高减速器的运行寿命。具体如图4和图5所示，图4中，轮齿未进行任何修形处理，在轮齿接触的边缘有较大的应力集中，最小油膜为零；图5中，轮齿进行了修形处理，在轮齿接触的边缘应力集中现象明显减弱，接触边缘处于薄膜润滑状态。
[0031]高重合度滤波减速器具体设置方式可以如下:固定模块I内设置有轴承孔115，轴承孔115内安装有滚动轴承116，输入轴主体3安装于滚动轴承116的内孔内。输出模块5内设置有轴承孔II 18，轴承孔II 18内安装有滚动轴承II 17，输入轴主体3安装于滚动轴承II17的内孔内。固定模块I内设置有轴承孔III 19，轴承孔III 19内安装有滚针轴承20，输出模块5安装于滚针轴承20的内孔内。上述设置可以使高重合度滤波减速器结构更加紧凑，有利于减小高重合度滤波减速器体积。
[0032]外齿轮Ill和外齿轮II 12可以不制成一体，如图1所示，外齿轮Ill和外齿轮II 12可以通过螺纹连接结构连接，这样可以调节外齿轮Ill和外齿轮II 12的啮合相位。同理外齿轮III 13和外齿轮IV 14，内齿轮17和内齿轮II 8，内齿轮III 9和内齿轮IV 10也可以通过螺纹连接结构连接。
【权利要求】
1.高重合度滤波减速器，其特征在于:包括固定模块(I)、偏心输入轴(2)、输出模块(5)和中间模块(6);偏心输入轴(2)包括输入轴主体(3)和偏心段(4);固定模块(I)与输入轴主体(3)同轴设置；输出模块(5)与输入轴主体(3)同轴设置并可旋转；中间模块(6)套装于偏心段(4)上并可旋转； 固定模块⑴包括内齿轮1(7)和内齿轮II⑶；输出模块(5)包括内齿轮III (9)和内齿轮IV (10);中间模块(6)包括外齿轮I (11)、外齿轮II (12)、外齿轮III (13)和外齿轮IV (14);内齿轮I (7)、内齿轮II (8)、内齿轮III (9)和内齿轮IV (10)分别与外齿轮I (11)、外齿轮II (12)、外齿轮III (13)和外齿轮IV (14) 一一对应设置并啮合形成少齿差啮合副；外齿轮I (11)和外齿轮II (12)均为斜齿轮且旋向相反,外齿轮I(Il)的轮齿与外齿轮II (12)的齿槽正对；外齿轮III (13)和外齿轮IV (14)均为斜齿轮且旋向相反，外齿轮III(13)的轮齿与外齿轮IV (14)的齿槽正对。
2.根据权利要求1所述的高重合度滤波减速器，其特征在于:外齿轮I(11)、外齿轮II (12)、外齿轮III (13)和外齿轮IV (14)均进行了齿向修形处理使轮齿在齿宽中央鼓起，齿面与端面圆弧过渡，齿面半径为Ry，齿面与端面的过渡圆弧半径为r，Ry和r取值随齿宽变化而变化，具体如下:当齿宽为2~3mm，r取20~50mm，Ry取400~600mm ;齿宽为3~4mm, r 取 50 ~100mm, Ry 取 650 ~900mm ;齿宽为 5 ~8mm, r 取 70 ~110mm, Ry 取 700 ~950mmo
3.根据权利要求1或2所述的高重合度滤波减速器，其特征在于:固定模块(I)内设置有轴承孔I (15)，轴承孔I (15)内安装有滚动轴承I (16)，输入轴主体(3)安装于滚动轴承1(16)的内孔内。
4.根据权利要求3所述的高重合度滤波减速器，其特征在于:输出模块(5)内设置有轴承孔II (18)，轴承孔II (18)内安装有滚动轴承II (17)，输入轴主体(3)安装于滚动轴承II (17)的内孔内。
5.根据权利要求4所述的高重合度滤波减速器，其特征在于:固定模块(I)内设置有轴承孔III (19)，轴承孔III (19)内安装有滚针轴承(20)，输出模块(5)安装于滚针轴承(20)的内孔内。
【文档编号】F16H1/20GK103953690SQ201410175766
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月28日 优先权日:2014年4月28日
【发明者】王家序, 蒲伟, 周青华, 张莹, 韩彦峰 申请人:四川大学