一种传动方法以及减速机与流程

本发明涉及机械传动领域，尤其是涉及减速机领域。

背景技术：

现有已公开的技术中，最简单和常见的增、减速传动装置是利用齿轮、链轮、同步带轮或带轮等等利用传动件之间的传动比来实现等速或增、减速传动的。复杂些的行星减速机、蜗轮蜗杆减速机、谐波减速机、少齿差减速机、摆线针轮减速机和rv减速机在不同程度上解决了传动比、传动刚性、传动精度与体积、重量之间的矛盾，其中行星减速机的传动比与体积、重量之间的矛盾还是比较大；蜗轮蜗杆减速机的效率低、精度低、磨损大；谐波减速机的传动刚性较差并且寿命短；少齿差减速机、摆线针轮减速机和rv减速机都需要把部分传动件装于曲轴上运行，其结构形式又产生了一些新的矛盾：比如在现有技术中较先进的rv减速机亦有着轴承受力大和轴承尺寸受到限制的矛盾，使其转速与传动功率受到限制，并且制造要求和制造成本高。在即将提交本发明专利申请时，发现在申请号为202010520825.1的中国专利申请中公开了一种行星差动减速机构及减速机，其发明目的在于传动比超过在该专利申请之时的现有技术的行星齿轮减速机，同时其所公开的技术也确实未能达到可以超过现有技术的谐波减速机和rv减速机的效果。

技术实现要素：

本发明的目的是为了进一步解决现有技术的传动装置在传动功率、传动比、传动刚性、传动精度、传动效率、使用寿命与体积、重量、可靠性、易制造性、制造成本之间的矛盾，提出一种用来实现增、减速传动的方法以及应用该方法的增、减速机。

本发明的另一个目的是提出一种传动方法与应用该方法的减速机，使机器人的成本降低并且容易制造。

本发明的另一个目的是提出一种能使各种需要进行力的变换的工具、器械和多用途工具、器械等更合适于使用、运输的传动方法与应用该方法的传动装置。

本发明的传动方法主要的构成是：至少有1个传动件a；至少有一个传动件b；至少有一个传动件c；传动件b和c并列；传动件a与传动件b和c都形成传动关系；a与b之间的传动比不等于a与c之间的传动比；在传动件a与b之间和a与c之间是齿轮传动时，a、b、c中至少有1个是变位齿轮。

如果把传动件b、c之一比如c固定在相对于参考系静止的物体上，那么传动件b相对于参考系的运动就是传动件b和c之间的相对运动。

在同样的传动件a的运动速度之下，传动件a和b之间的传动比与传动件a和c之间的传动比的差别越小，传动件b和c之间的相对运动速度就越低，也就是传动比越大。在用齿轮作为传动件的减速装置中，采用变位齿轮可以使传动比的差别达到最小。

再用类似行星减速机结构的本发明的实施方式的减速传动过程来阐述：行星轮a同时与至少各有一个的同轴心线并列的传动轮b和c保持传动关系并且行星轮a与传动轮b的传动比不同于行星轮a与传动轮c的传动比；当行星轮a运转时，传动轮b和c之间就会因各自与行星轮a具有不同的传动比而产生相对转动；在同样的行星轮a的运转速度下，传动轮b和行星轮a之间的传动比相较传动轮c和行星轮a之间的传动比的差别越小，传动轮b和c之间的相对转速就越低，或者说减速比就越高；如果需要的是相对于参考系的动力输出，那么只要把传动轮b、c之一比如b固定在相对于参考系静止的物体上比如外壳或机座上，行星轮转动时，传动轮c相对于参考系的运动实际上就是传动轮c和b之间的相对运动。这种类似行星减速机的实施方案中，行星轮可以由作用于行星轮轴上的动力驱动，比如动力通过行星轮架驱动行星轮，也可以由太阳轮驱动行星轮。

用上述实施方案分析可知；减速传动时，传动轮b或c因输出动力而受到的反作用力中只有较少的等于传动比的倒数的反作用力成为驱动行星轮运动的作用力的反作用力，其余反作用力都由行星轮在传动轮b和c之间传递抵消。

基于本发明的传动方法的减速机在与现有技术的减速机同体积时，具有更大的传动功率，同时构造比现有技术的减速机更简单和传动比的范围更大。以图11、12所示的实施方式为例，当太阳轮和行星轮都是17齿的正齿轮、传动件83是50齿的变位内齿轮、传动件84和85都是51齿的正内齿轮时，可知该减速机的速比就是200倍。如果传动件83是101齿的变位内齿轮，传动件84、85是102齿的正内齿轮，太阳轮是17齿的正齿轮，行星轮是43齿的变位齿轮时，可知该减速机的单级传动速比是707倍；进一步，如果减少太阳轮的齿数，各齿轮以变位齿轮或其它方式使各齿轮的中心距和齿形符合传动要求，则在不增加体积和重量的条件下可获得超过1000倍的单级传动比。同时图12所示的实施方式可正常工作在远高于谐波减速机和rv减速机所能承受的输入转速下。

附图说明

图1为用齿轮来实施本发明的示意图。

图2为用齿轮和内齿轮来实施本发明的示意图。

图3为用锥齿轮来实施本发明的示意图。

图4为用带轮来实施本发明的示意图。

图5为用针齿轮来实施本发明的示意图。

图6为实施本发明在滚动和直线运动之间传动的示意图。

图7为类似行星减速机的本发明的实施示意图。

图8为用针齿轮的类似行星减速机的本发明的实施示意图。

图9为图7所示的实施方式的爆炸示意图。

图10为图8所示的实施方式的爆炸示意图。

图11为传动件b与c交错并列的类似行星减速机的本发明的实施示意图。

图12在图11的基础上增加承受离心力与径向分力构件的本发明的实施示意图。

图13为图12所示的实施方式的爆炸示意图。

图14为结构更简化的本发明的实施示意图。

图15为基于图14所示的实施方式的实施示意图。

具体实施方式

实施例1-6

图1至图6用精简的形式来分别图示了6种本发明的实施方式。1、4、7、10、14、79是与传动件b和c都具有传动关系的传动件a，如果把2、5、8、11、15、80称为传动件b，那么3、6、9、12、16、81就是传动件c；这里除了图6的实施方式中的传动件a是沿直线滚动的，其余都是可以以传动件b和c的轴心线为公转中心做行星运动的。运用现有技术的机械和减速机知识以及参照本说明书就完全可以把图示各种实施方式和其所引申出的更多种实施方式进行具体实现；比如根据图4所示的用到平带13、带轮10、11、12的实施方式可以联想到用同步带轮、链轮等的实施方式，又比如根据图5所示的用到针齿圈15、16的实施方式，可以把针齿销17改为与rv减速机类似地镶嵌于针齿圈而省去针齿销套18的实施方式等等。

实施例7

图7和图9为一个类似行星减速机结构的本发明的实施方式。此实施方式有4个传动件a即4个行星齿轮19，这4个行星齿轮同时与内齿轮20、21具有传动关系，内齿轮20固定连接于机壳28，如果把内齿轮20称为传动件b，那么内齿轮21就是传动件c；行星轮、内齿轮20或内齿轮21可以做成变位齿轮以使行星轮上与内齿轮20啮合的部分39和与内齿轮21啮合的部分38在同轴心的同时可以与内齿轮20、21分别具有不同传动比的传动关系。行星轮和行星轴30之间是滚针轴承27，行星轴装于行星架35上，行星轴两端有弹簧挡圈29。行星架通过轴承24、31连接太阳轴33，太阳轴一端通过轴承32连接机壳，另一端通过轴承25连接动力输出法兰盘26。用螺栓把动力输出法兰盘和内齿轮21连接在一起时输出法兰盘上的倒角与内齿轮21上的倒角40形成交叉滚子轴承的外滚道，动力输出法兰盘26和内齿轮21通过在机壳上的内滚道与该外滚道之间的交叉滚子轴承22连接机壳。23是油封圈，37是在机壳上的可以用来安装此减速机的法兰。34是在机壳上的安装电机的法兰，作用于太阳轴的动力通过太阳轮36传递至行星轮。

实施例8

图8和图10为一个用针齿轮的类似行星减速机结构的本发明的实施方式。此实施方式有4个传动件a即4个行星轮42，这4个行星轮同时与由针齿销58、针齿销套59直接装在机壳43而形成的针齿轮和针齿轮44具有传动关系，如果把直接与机壳形成的针齿轮称为传动件b，那么针齿轮44就是传动件c。行星轮上具有与机壳上的针齿轮啮合的部分46、与针齿轮44啮合的部分47、与太阳轴73上的齿轮53啮合的部分45。行星轮和行星轴70之间是滚针轴承69，行星轴固定于行星架71上。行星架通过轴承57、55连接太阳轴，太阳轴一端通过轴承56连接机壳，另一端通过轴承54连接动力输出法兰盘50。用螺栓把动力输出法兰盘和针齿轮44连接在一起时输出法兰盘上的倒角52与针齿轮44上的倒角51形成交叉滚子轴承的外滚道，动力输出法兰盘和针齿轮44通过在机壳上的内滚道与该外滚道之间的交叉滚子轴承49连接机壳。图中60和61是针齿轮44上的针齿销和针齿销套，74是轴承垫圈，48是油封圈，72是在机壳上的安装电机的法兰。

实施例9-10

图11为一个把传动件b和c交错并列的本发明的实施方式。如果把传动件83称为传动件b，那么固定于机座板86和87的内齿轮84与85就是传动件c，传动件c对称并与传动件b同轴地并列在传动件b两边，4个行星轮82上都相应地具有可以分别与传动件84、83、85啮合的3个部分95、96、97。这种交错结构使得作用在行星轮两端的力与作用在行星轮中间的力平衡，这时行星架和行星轴都不再需要。包括图12、13所示的实施方式，传动件83的外圆可以根据需要直接做成或装上链轮、齿轮、卷筒、轧辊等等；如果机座板86、87改为直接是机器人的机械臂部分或连接于机器人的机械臂部分，并且传动件83连接在相对于该机械臂的另一节机械臂，那么就成为机器人的关节上的减速机。

图12、13的实施方式是在图11的基础上增加了在太阳轮上的滚轮88、行星轮上的滚轮89以及做在机架板86、87上的供行星轮上的滚轮滚动的内滚道，并且使太阳轮与行星轮上的滚轮之间、行星轮上的滚轮与机架板上的滚道之间都是滚动摩擦。这种实施方式可以利用滚轮和滚道来承受齿轮啮合时的径向分力以及行星轮高速公转时的离心力。行星轮和太阳轮上可以根据需要设置多个滚轮，可以与其轮上的传动齿轮交错排列，机架板、传动件83上对应行星轮上的滚轮的位置处都可设置内滚道；滚轮以及滚道还可以做成互相配合的凹形滚道和凸形滚道，以提高传动精度和保持行星轮的轴向位置准确。太阳轴94通过轴承92、93连接到机座板86、87，作用于太阳轴的动力通过太阳轮104、105传动到行星轮。传动件83通过交叉滚子轴承99、100连接到机座板86、87，98与101都是油封圈，102是可以安装电机的法兰，连接板103把机座板86、87连接成一体。进一步，可以使滚轮轻量化以适用于高速的传动，比如空心结构的滚轮等等。

实施例11-12

图14所示的实施方式在图11所示的实施方式上省去了交叉滚子轴承、油封圈和太阳轴上的滚动轴承，可在对精度和传动速度要求不高的情况下应用，优点是成本更低、结构更简单。只要装上或做上相应的部件比如各种压制模具、剪切头、撬头、卷筒等等，利用转动太阳轴201造成的传动件200相对于机架板108、109的转动就可完成各种相应的功能。比如如图15所示的实施方式加上支撑脚就至少可以起到千斤顶的作用，并且其顶升或支撑方式更多且更灵活。

在权利要求书中，因为会有需要2个或2个以上相对运动的动力输出的应用场合，所以权利要求2所述的技术特征分立在权利要求1之外；因为有类似如图6所示的非圆周运动的实施方式，所以权利要求3所述的技术特征分立在权利要求1和权利要求2之外。分立权利要求9所述的特征是针对图8所示的实施例与其它形式的使用用针轮的实施方式和另外考虑到的在仅更换行星轮上与太阳轮啮合的齿轮和太阳轴齿轮就能改变减速比的应用方式以及方便细化减速机传动比分档的实施方式。

本发明的应用面很广，可以引申出很多实施本发明的方式和运用各种现有技术实施本发明：比如设置多个传动件b或c并且可以选择使其中哪一个传动件相对于参考系静止的传动装置就能够实现变速和变向传动；再比如图11、12和13所示的实施方式也可以改变成用针齿轮的实施方式以提高传动效率等等各种实施方式。本发明说明书难以一一列举，所以以上所述并非把本发明的实施方式和范围作任何形式的限制，熟知机械传动邻域及减速机领域的技术人员不需要创造性劳动就能够基于本发明作出更多的实施方式。