基于锥蜗杆传动的轮边驱动系统的制作方法

1.本发明属于驱动系统技术领域，特别是涉及一种基于锥蜗杆传动的轮边驱动系统。


背景技术：

2.减速电机是指减速机和电机的集成体，因其设计简化、节省空间、可靠性高、维护简便等特点，被广泛应用于冶金、运输、智能家居、医疗器械、办公用品等各种通用机械设备的减速传动机构中。随着电力电子技术的发展和制造业的转型升级，减速电机朝着小型化轻量化的方向发展，并且同时要求更高的可靠性和稳定性。目前市场上应用较多的是多级齿轮传动减速电机、行星传动减速电机、摆线针轮减速电机、谐波减速电机等。
3.随着科技的发展和需求的提升，工业agv、智能家居、医疗器械、服务机器人等领域对驱动系统提出了小型化轻量化、功率密度大、结构紧凑、稳定性、多用途等要求。
4.因此，如何解决上述现有技术存在的缺陷成为了该领域技术人员努力的方向。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是提供一种基于锥蜗杆传动的轮边驱动系统，能完全解决上述现有技术的不足之处。
6.本发明的目的通过下述技术方案来实现：
7.一种基于锥蜗杆传动的轮边驱动系统，包括驱动机构、传动机构和执行机构，驱动机构通过传动机构与执行机构连接，所述驱动机构为低压伺服电机，所述执行机构包括可替换车轮和齿轮，传动机构为锥蜗杆减速箱，其包括箱体以及配合在箱体内的锥蜗杆和锥蜗轮，所述箱体的前端设有前端盖，低压伺服电机安装在箱体的一端，锥蜗杆的一端固定连接在低压伺服电机的输出端，另一端配合在前端盖内侧，锥蜗轮一端配合在前端盖内侧，另一端伸出箱体与齿轮连接，可替换车轮与齿轮连接，且可替换车轮的外径大于齿轮的外径。
8.进一步，所述前端盖内侧设有凸起部，在凸起部上开设用于支撑锥蜗杆的第一支撑孔和用于支撑锥蜗轮的第二支撑孔，且锥蜗杆与锥蜗轮呈十字交错布置。此种设计有利于缩短锥蜗杆和锥蜗轮的长度。
9.进一步，所述锥蜗杆的端部通过滚针轴承安装在第一支撑孔中，锥蜗轮的端部通过滚针轴承安装在第二支撑孔中。此种设计有利于减小安装尺寸。
10.进一步，所述锥蜗杆上安装有深沟球轴承，锥蜗轮上安装有推力轴承。所述深沟球轴承用于承受锥蜗杆所受的轴向力，推力轴承用于锥蜗轮所受的轴向力。
11.进一步，所述低压伺服电机沿着锥蜗杆轴向布线。这种设计有利于缩短驱动机构的轴向尺寸。
12.进一步，所述锥蜗杆包括蜗杆和蜗杆轴，所述蜗杆与蜗杆轴一体成型，且蜗杆轴为阶梯轴。这种设计有利于批量化生产。
13.进一步，所述锥蜗轮包括蜗轮和蜗轮轴，所述蜗轮与蜗轮轴一体成型，蜗轮轴为阶
梯轴。这种设计有利于批量化生产。
14.进一步，所述锥蜗杆的输入端安装唇形密封圈，锥蜗轮的输出端安装唇形密封圈，前端盖和顶盖上设有o型密封圈。采用此种密封系统使得整体结构密封性能更优秀。
15.进一步，所述可替换车轮为轨道轮、防滑轮或麦克纳姆轮。
16.进一步，所述前端盖上设有柱销孔，通过柱销实现前端盖与箱体的定位；所述顶盖上设有透气孔。这种设计使得结构简化，装配容易。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
18.1.将驱动机构、传动机构和执行机构集成化设计，有利于整体结构的小型化，并且减轻选型负担；
19.2.传动机构采用锥蜗杆传动副，不仅具有普通蜗杆传动副传动比大、传动平稳、自锁性等优点，而且具有更小的中心距，能够适用于更小的空间结构中；
20.3.改进了锥蜗杆和锥蜗轮的支撑结构，通过缩短支撑轴的长度进而提高了整体结构刚性，并减小了振动噪声；
21.4.改进了执行机构，采用可替换车轮和齿轮双输出形式，通过齿轮与齿条轨道啮合可实现在较大坡度的地面或竖直墙面上运行，通过可替换车轮实现在普通路面上各种场合的应用，有效地解决目前各种驱动模块在尺寸限制下输出扭矩不足和爬升能力不足的问题，适用于智能家居、工业agv小车、小型特种车辆等各种复杂工况的轻载移动设备中。
附图说明
22.图1是本发明的立体结构示意图；
23.图2是本发明去掉顶盖后的局部剖面示意图；
24.图3是本发明去掉箱体后的结构示意图；
25.图4是本发明中锥蜗杆的结构示意图；
26.图5是锥蜗杆与低压伺服电机的配合关系图；
27.图6是锥蜗轮与前端盖的配合关系图；
28.图7是本发明中前端盖的结构示意图；
29.图8是本发明中锥蜗杆减速箱的箱体的结构示意图；
30.图9是本发明的使用状态图。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.如图1至图9所示，一种基于锥蜗杆传动的轮边驱动系统，包括驱动机构、传动机构和执行机构，驱动机构通过传动机构与执行机构连接。
33.所述驱动机构为低压伺服电机1、电机驱动器(图中未画出，属于现有成熟技术，在此不再赘述)和编码器14，为了缩短驱动机构的轴向尺寸，区别于传统的沿蜗轮轴向布线，所述低压伺服电机1沿着锥蜗杆轴向布线。
34.所述执行机构包括可替换车轮2和齿轮3，所述可替换车轮3包括轮毂内圈和硬质橡胶外圈，可根据需求更换为轨道轮、防滑轮、麦克纳姆轮等特殊车轮，且无需改变连接方式。
35.所述传动机构为锥蜗杆减速箱，锥蜗杆减速箱包括箱体4以及配合在箱体4内的锥蜗杆5和锥蜗轮6，所述箱体4的顶端和前端开口，在顶端开口处安装顶盖7，顶盖7上设有o型密封圈和透气孔8，顶端开口处对应o型密封圈设有油封槽9。在前端开口处安装前端盖10，前端盖10上设有两个柱销孔，通过柱销11实现前端盖10与箱体4的定位，前端盖11上设有o型密封圈12，用以与箱体4之间的密封。箱体4的右侧设有电机安装孔13，低压伺服电机1的输出端通过螺栓固定在电机安装孔13，低压伺服电机1的尾端设有编码器14。所述前端盖10内侧设有凸起部15，在凸起部15上开设用于支撑锥蜗杆5的第一支撑孔16和用于支撑锥蜗轮6的第二支撑孔17，且锥蜗杆5与锥蜗轮6呈十字交错布置。
36.所述锥蜗杆5包括蜗杆501和蜗杆轴502，所述蜗杆501与蜗杆轴502一体成型，且蜗杆轴501为阶梯轴。所述蜗杆轴501的输入端开孔，该孔通过键或过盈配合与低压伺服电机1的输出端连接，另一端通过滚针轴承18配合在第一支撑孔16内。蜗杆轴501的输入端安装深沟球轴承19与箱体上的电机安装孔13配合，用以承受蜗杆轴502所受的轴向力，并通过轴肩和孔用弹性挡圈20进行定位，利用唇形密封圈21实现蜗杆轴502与箱体4之间的密封。
37.所述锥蜗轮6包括蜗轮601和蜗轮轴602，所述蜗轮601与蜗轮轴602一体成型，所述蜗轮轴602为阶梯轴，蜗轮轴602的一端通过滚针轴承18配合在第二支撑孔17内，另一端伸出箱体与齿轮3连接，可替换车轮2与齿轮3连接，且可替换车轮2的外径大于齿轮3的外径。具体讲，所述齿轮3通过键或过盈配合与蜗轮轴602连接，可替换车轮2通过螺栓连接齿轮3，在可替换车轮2外侧设置固定端盘21，该固定端盘21分别与可替换车轮2和蜗轮轴602通过螺栓固定连接。所述蜗轮601后端的蜗轮轴602上依次安装推力轴承22、滚针轴承18和唇形密封圈21，推力轴承22用以承受蜗轮轴所受的轴向力，滚针轴承18用以与箱体4配合，唇形密封圈21用于箱体4与蜗轮轴之间的密封。
38.在工作时，低压伺服电机1带动锥蜗杆5旋转，进而带动锥蜗轮6转动，锥蜗轮6带着齿轮3和可替换车轮2转动。根据不同的工况，可替换车轮3可根据需求更换为轨道轮、防滑轮、麦克纳姆轮等特殊车轮，齿轮3用于在坡度较大的地面或垂直墙面的齿条轨道上行驶；同时利用锥蜗杆副的特点，实现驱动系统的机械自锁，保证安全性和可靠性。
39.本发明将低压伺服电机
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锥蜗杆减速箱
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可替换车轮与齿轮集成化一体设计，从而减轻了选型负担。传动机构采用锥蜗杆传动副，除了具有普通蜗杆传动副传动比大、传动平稳、自锁性等优点外，还具有更小的中心距，使其能够适用于更小的空间结构中。本发明采用较小功率的电机即可实现大扭矩输出。本发明对锥蜗杆轴和锥蜗轮轴的支撑结构进行了优化，通过缩短支撑轴的长度以增大整体结构的刚性，减小振动的噪声。本发明通过o型密封圈、唇形密封圈和合理布置，保证了减速箱体的密封性。
40.综上所述，本发明针对不同的应用场景可选择不同的执行机构，精确匹配各种对空间结构、功率密度和可靠性要求高的场合，适用于工业agv、智能家居、服务机器人以及医疗器械等小型化轻量化移动设备中。
41.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改
或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。