蜗轮少齿差组执行器的制造方法
【专利摘要】蜗轮少齿差组执行器，包括减速箱箱体、前端盖、两级减速机构和反馈系统，一级减速机构是蜗轮蜗杆减速机构，二级减速机构是少齿差减速机构。有益效果是：效率高、体积小、使用寿命长；可承受长时间静止状态下负载；可长时间工作无需维护和保养；自锁性好，反馈精度高。
【专利说明】蜗轮少齿差组执行器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于减速机械【技术领域】，尤其涉及驱动机械机构或设备进行旋转或直线运动的执行器。
【背景技术】
[0002]驱动机械机构或设备进行旋转或直线运动的执行机构以低速重载为主，输出转速不高(转速范围在0.125?0.8rpm),以是否可以驱动目标物体作为主要的选型参数，主要以扭矩/推力为选择参数，同时需具备自锁能力，即在执行机构停止状态下，被驱动装备自身负载力矩反向驱动。现有技术中常用的是蜗轮蜗杆机构的减速机，如附图1所示。其A端为输入端，B端为输出端，I为第一级蜗轮组，II为反馈设备，III为第二级蜗轮组。因为作为执行器所需减速机构的总减速比大，为2000以上，而电机的转速通常为1200?1500rpm，所以多数的执行机构用两级蜗轮减速机构。其不足是:蜗轮减速机构效率低，两个蜗轮组中，第一级蜗轮组(I )的机械效率为:75%，第二级蜗轮组(III)为35%，这样总减速机构的减速比为0.26% ;而反馈设备(II)放置于第一级蜗轮组(I )输出轴位置，第二级蜗轮组(III)中蜗轮与蜗杆配合的间隙量会影响到反馈的精度，存在效率低、寿命低、易卡死、反馈精度低的问题。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种蜗轮少齿差组执行器，通过对减速机构结构优化、齿形优化、反馈传导优化，提高整体机构的传动效率、使用寿命、反馈精度。
[0004]本实用新型的技术方案是:蜗轮少齿差组执行器，包括减速箱箱体、前端盖、两级减速机构和反馈系统，一级减速机构是蜗轮蜗杆减速机构:蜗杆前部是蜗杆齿，蜗杆后端与输入端相连；其特征在于:所述两级减速机构的二级减速机构是少齿差减速机构，所述少齿差减速机构包括:少齿差行星轮、少齿差齿圈、星轮轴、少齿差架板片、偏心轴和输出轴；所述少齿差行星轮中心位置有中心孔，孔内镶嵌行星轮中心铜套，少齿差行星轮上沿圆周均匀分布有4?8星轮轴孔，星轮轴孔内镶嵌星轮轴铜套，星轮轴铜套的内径等于星轮轴直径与两倍的少齿差行星轮与少齿差齿圈心距之和，即星轮轴铜套的内径=星轮轴直径+2*少齿差行星轮与少齿差齿圈心距；所述输出轴上端为法兰面，法兰面上沿圆周均布4?8个圆孔，输出轴法兰面中间有台阶孔，大孔内壁镶嵌复合轴承，底端小孔镶嵌制动套；所述架板片是圆板，圆板上中心位置有中心孔，沿圆周均勻分布4?8个圆孔；4?8根星轮轴下端固定在输出轴法兰面上均匀分布的4?8个圆孔中，星轮轴依次对应穿过少齿差行星轮上圆周均布的星轮轴孔，与架板片上的圆周均匀分布的圆孔固定连接，将少齿差行星轮夹于输出轴与少齿差架板片之间，少齿差行星轮位于与少齿差齿圈齿面相啮合处；所述少齿差齿圈固定在减速箱箱体(27)上，少齿差齿圈齿数比少齿差行星轮齿数多I?4个齿；所述偏心轴是空心轴，其上部是同心轴段，一级减速机构的蜗轮固定安装在偏心轴上部的同心轴段，与蜗杆相配合，偏心轴的下部是偏心轴段，偏心轴段插入少齿差行星轮中心孔中，偏心轴上端通过轴承安装在减速箱箱体上，下端插入到输出轴上端法兰面的中心孔中复合轴承内；输出轴通过轴承安装在箱体底部，
[0005]本实用新型所述蜗轮少齿差组执行器，其特征在于:所述蜗轮少齿差组执行器反馈系统包括反馈杆、大齿轮、小齿轮和编码器，所述反馈杆下端穿过偏向轴的中孔，通过制动套固定于输出轴上端法兰面的中心孔中，反馈杆上端与大齿轮相连，大齿轮与小齿轮啮合，小齿轮与编码器相连。
[0006]本实用新型所述蜗轮少齿差组执行器，其特征在于:所述蜗轮蜗杆减速机构中蜗杆(26)是ZC型一次包络圆弧齿；蜗轮进行齿形修正，将蜗轮齿面喉节中线向上偏移，蜗轮中心线上侧外圆减小，下侧外圆增大。
[0007]本实用新型的原理是将传统的两级蜗轮减速机构的第二级减速机构改为少齿差减速机构，少齿差减速机构为Z-X-V型单偏心浮动盘式少齿差机构的改型，同时对一级减速机构的蜗轮蜗杆机构优化，反馈系统与输出轴(9)直接相连，形成本实用新型的执行器机构。
[0008]本实用新型的有益效果是:
[0009]1、将少齿差行星轮作为浮动盘，星轮轴从少齿差行星轮的星轮轴孔穿出，两端分别固定于输出轴和少齿差架板片上，少齿差行星轮置于两者之间。使行星轴所承载少齿差行星轮运转时的负荷同时分担于少齿差架板片上，少齿差架板片起到了保证星轮轴位置度固定、扭动力约束及少齿差行星轮的上下位移量约束的作用，提高了运动稳定性；
[0010]2、蜗轮蜗杆机构的ZC型一次包络圆弧齿为凹齿面，与蜗轮的凸齿面相啮合，比传统的ZA型平齿面蜗杆与凸齿面蜗轮相啮合相比，增加了啮合面积，减少了接触疲劳强度，提高了机械效率；对蜗轮齿形修正，将齿面喉节中线向上偏移，减小蜗轮上端直径，加大蜗轮下端外圆直径，增加了齿面的的重合率；
[0011]3、少齿差机构效率高、使用寿命长；
[0012]4、少齿差机构为内外齿相啮合，即向外凸起的行星轮的渐开线外齿和向内凹陷的齿圈的渐开线内齿面相啮合，结合面积大，使机构可承受长时间静止状态下负载；
[0013]5、少齿差机构的内齿结构，不会如外齿结构在运动时将润滑油甩出，而是在少齿差齿圈和少齿差行星轮之间均匀循环，起到良好的润滑作用；内齿和ZC型蜗杆齿面均为凹陷齿面，具有良好的蓄油特性，使整体机构可长时间工作无需维护和保养；
[0014]6、自锁性好，蜗轮蜗杆减速机构具有较为可靠的自锁性，少齿差机构也具有自锁性，使机构具备了双重自锁保护的作用。
[0015]7、反馈杆穿过偏心轴的中心孔与输出轴上端直接相连，避免了由齿轮与齿轮之间的间隙所产生的误差；提高了反馈精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]附图1传统执行器结构
[0017]附图2蜗轮少齿差减速箱轴测图
[0018]附图3蜗轮少齿差减速箱爆炸图
[0019]附图4蜗轮少齿差减速箱剖面轴测图
[0020]附图5蜗轮少齿差执行器的整体结构[0021]图中，1、星轮轴卡环，2、少齿差架板片，3、少齿差行星轮，4、星轮轴铜套，5、星轮轴，6、行星轮中心铜套，7、复合轴承，8、制动套，9、输出轴，10、轴用弹性挡圈，11、深沟球轴承，12、孔用弹性挡圈，13、前端盖，14、弹簧垫圈，15、内六角圆柱头螺钉，16、中心铜套，17、轴用弹性挡圈，18、蜗轮，19、键，20、偏心轴，21、少齿差齿圈，22内六角圆柱头螺钉，23孔用弹性挡圈，24、深沟球轴承，25、蜗杆中心铜套，26、蜗杆，27、减速箱箱体，28、深沟球轴承，29、轴用弹性挡圈，30、反馈轴，31、大齿轮，32、小齿轮，
[0022]33、编码器。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。
[0024]实施例是法兰为FlO (IS05211-2001)，输出扭矩:240N.m的蜗轮少齿差组执行器。包括减速箱箱体27、前端盖13、两级减速机构和反馈系统，一级减速机构是蜗轮蜗杆减速机构:蜗杆26前部是蜗杆齿，蜗杆26后端与输入端9相连，蜗杆26z=l，m=2，ZC型蜗杆，蜗轮18z=33，m=2,蜗杆26两端装配深沟球轴承24，并通过孔用弹性挡圈23定位于减速箱箱体20上，两级减速机构的二级减速机构是少齿差减速机构，少齿差减速机构包括:少齿差行星轮3、少齿差齿圈26、星轮轴5、少齿差架板片2、偏心轴20和输出轴9 ;所述少齿差行星轮3中心位置有中心孔，孔内镶嵌行星轮中心铜套6，少齿差行星轮3上沿圆周均匀分布有8个星轮轴孔，星轮轴孔内镶嵌星轮轴铜套4，中心铜套6下端有法兰，法兰朝向输出轴9，将少齿差行星轮3与输出轴9之间分开，减速摩擦，星轮轴铜套4的内径等于星轮轴5直径与两倍的少齿差行星轮与少齿差齿圈心距之和，即星轮轴铜套4的内径=星轮轴5直径+2*少齿差行星轮与少齿差齿圈心距；输出轴9上端为法兰面，法兰面上沿圆周均布8个圆孔，输出轴9法兰面中间有台阶孔，大孔内壁镶嵌复合轴承7，底端小孔镶嵌制动套8 ;架板片2是圆板，圆板上中心位置有中心孔，沿圆周均匀分布8个圆孔；8根星轮轴5下端固定在输出轴9法兰面上均匀分布的8个圆孔中，;星轮轴5依次对应穿过少齿差行星轮3上圆周均布的星轮轴孔，与架板片2上的圆周均匀分布的圆孔固定连接，将少齿差行星轮3夹于输出轴11与少齿差架板片2之间，用弹簧卡环I套到星轮轴5上下两端的卡槽上，固定整体机构，输出轴9通过深沟球轴承11安装到前端盖13上，前端盖固定在减速箱箱体27下端，前端盖13依照FlO (IS05211-2001)设计，少齿差齿圈21z=31，m=2.5，少齿差齿圈26通过内六角圆柱头螺钉27固定安装在减速箱箱体27腔体内孔的台阶上；少齿差行星轮3位于与少齿差齿圈26齿面相啮合处；少齿差齿圈26齿数比少齿差行星轮3齿数多I个齿；偏心轴20是空心轴，其上部是同心轴段，一级减速机构的蜗轮18固定安装在偏心轴20上部的同心轴段，与蜗杆26相配合，蜗轮18通过键19固定安装在偏心轴20上部的同心轴段键槽位置，通过键19固定，与蜗杆26相啮合，蜗轮进行齿形修正，将蜗轮齿面喉节中线向上偏移，蜗轮中心线上侧外圆减小，下侧外圆增大，蜗轮18下端装配轴用弹性挡圈17定位，上端依次装配轴套6、深沟球轴承28、孔用弹性挡圈29、轴套16、轴用弹性挡圈17，其中深沟球轴承28装配于减速箱箱体20的上孔中，并通过孔用弹性挡圈29定位，防止上下串动。偏心轴20的下部是偏心轴段，偏心轴段插入少齿差行星轮3中心孔中，偏心轴20上端部通过轴承安装在减速箱箱体27上，下端插入到输出轴9上端法兰面的中心孔中复合轴承7内；所述输出轴9上端为法兰面，法兰上设有与少齿差行星轮3上星轮轴孔相对应的孔，输出轴9通过深沟球轴承11安装在前端盖13上，并通过孔用弹性挡圈12和轴用弹性挡圈10固定，前端盖固定在减速箱箱体下端27，星轮轴5下端固定在输出轴法兰与少齿差行星轮3上星轮轴孔相对应的孔内；反馈系统包括反馈杆30、大齿轮31、小齿轮32和编码器33，反馈杆30下端穿过偏向轴20的中孔，通过制动套8固定于输出轴9上端法兰面的中心孔中，反馈杆30上端与大齿轮31相连，大齿轮31与小齿轮32啮合，小齿轮32与编码器33相连。
[0025]该实例的工作过程是:电机输出轴(C端)与蜗杆26配合，转动时带动蜗杆26，蜗杆26转动并驱动与之配合的蜗轮18，蜗轮18转动使与其配合的偏心轴20同步运动，偏心轴20转动通过其前端的偏心轮部分带动少齿差行星轮3转动，利用少齿差行星机构原理，偏心轴25每转一圈，少齿差行星轮3整体角位移1/31圈，并通过少齿差星轮3上的8个星轮轴孔带动星轮轴5，从而驱动输出轴9。
[0026]当输出轴9转动时，固定在输出轴上的反馈轴30同步转动，并带动固定在反馈轴30上端的大齿轮31发生角位移，大齿轮31带动小齿轮32转动，将角位移量放大，并通过与小齿轮32相连的霍尔磁性编码器33将角位移的信号反馈出来。
【权利要求】
1.蜗轮少齿差组执行器，包括减速箱箱体(27)、前端盖(13)、两级减速机构和反馈系统，一级减速机构是蜗轮蜗杆减速机构:蜗杆(26)前部是蜗杆齿，蜗杆(26)后端与电机输出轴(C)相连；其特征在于:所述两级减速机构的二级减速机构是少齿差减速机构，所述少齿差减速机构包括:少齿差行星轮(3)、少齿差齿圈(21)、星轮轴(5)、少齿差架板片(2)、偏心轴(20)和输出轴(9);所述少齿差行星轮(3)中心位置有中心孔，孔内镶嵌行星轮中心铜套(6)，少齿差行星轮(3)上沿圆周均匀分布有4?8星轮轴孔，星轮轴孔内镶嵌星轮轴铜套(4)，星轮轴铜套(4)的内径等于星轮轴(5)直径与两倍的少齿差行星轮与少齿差齿圈心距之和，即星轮轴铜套(4)的内径=星轮轴(5)直径+2*少齿差行星轮与少齿差齿圈心距；所述输出轴(9)上端为法兰面，法兰面上沿圆周均布4?8个圆孔，输出轴(9)法兰面中间有台阶孔，大孔内壁镶嵌复合轴承(7)，底端小孔镶嵌制动套(8);所述少齿差架板片(2)是圆板，圆板上中心位置有中心孔，沿圆周均勻分布4?8个圆孔；4?8根星轮轴(5)下端固定在输出轴(9)法兰面上均匀分布的4?8个圆孔中，星轮轴(5)依次对应穿过少齿差行星轮(3)上圆周均布的星轮轴孔，与少齿差架板片(2)上的圆周均匀分布的圆孔固定连接，将少齿差行星轮(3)夹于输出轴(11)与少齿差架板片(2)之间，少齿差行星轮(3)位于与少齿差齿圈(21)齿面相啮合处；所述少齿差齿圈(21)固定在减速箱箱体(27)上,少齿差齿圈(21)齿数比少齿差行星轮(3)齿数多I?4个齿；所述偏心轴(20)是空心轴，其上部是同心轴段，一级减速机构的蜗轮(18)固定安装在偏心轴(20)上部的同心轴段，与蜗杆(26)相配合，偏心轴(20)的下部是偏心轴段，偏心轴段插入少齿差行星轮(3)中心孔中，偏心轴(20)上端部通过轴承安装在减速箱箱体(27)上，下端插入到输出轴(9)上端法兰面的中心孔中复合轴承(7)内；输出轴(9)通过深沟球轴承(11)安装在前端盖(13)，前端盖(13)通过螺钉固定在减速箱箱体(27)下端面。
2.根据权利要求1所述蜗轮少齿差组执行器，其特征在于:所述蜗轮少齿差组执行器反馈系统包括反馈轴(30 )、大齿轮(31)、小齿轮(32 )和编码器(33 )，所述反馈轴(30 )下端穿过偏向轴(20)的中孔，通过制动套(8)固定于输出轴(9)上端法兰面的中心孔中，反馈轴(30)上端与大齿轮(31)相连，大齿轮(31)与小齿轮(32)啮合，小齿轮(32)与编码器(33)相连。
3.根据权利要求1所述蜗轮少齿差组执行器，其特征在于:所述蜗轮蜗杆减速机构中蜗杆(26)是ZC型一次包络圆弧齿；蜗轮进行齿形修正，将蜗轮齿面喉节中线向上偏移。
【文档编号】F16H57/023GK203627707SQ201320882049
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】王俊军, 刘凤志, 郭义 申请人:大连亨利测控仪表工程有限公司