一种摆线轮减速机用输入装置

1.本实用新型涉及摆线针轮减速机领域，尤其涉及一种摆线轮减速机用输入装置。


背景技术：

2.理论上的摆线轮齿廓与针齿的啮合没有任何间隙，但是标准齿形不能补偿在制造和装配造成的误差，实际上也不可能传动。所以对于摆线传动来说，最重要的就是摆线轮齿廓的修型，这样有助于弥补制造和加工带来的侧隙，保证正确的径向间隙，这样做可以有利于润滑油的使用和装配的方便。
3.我国的研究人员对摆线轮齿廓的修型取得了一系列的成果。
①
一种新型的应用负移距、正等距相结合的修成方法，齿廓的接触传动部分在优化设计下贴近共轭的齿形。而且承载能力大，同时啮合的齿形也比较多。这种方法还能在实际的工程问题中更容易更准确的对摆线轮的受力进行分析。
②
另一种修形组合新方法是负等距加负移距。
③
反弓齿廓这一可以使轮齿接触面传动效果最好的设计方法的提出，可以计算出怎样组合的最佳修形值，这样给出的齿面可以显著增加接触应力强度，使摆线轮的承载能力提升。
④
李朝阳给出的摆线针齿的啮合端点、重合度、正确啮合要素的计算公式，给出了一种新型的摆线传动的通用方法，对后续的摆线传动发展方向有引导作用。
⑤
汤子琳提出一种新的复合方法，一种新型鼓形过度修正加转角修正应用于接触齿段，在非工作齿区对于齿根与齿顶采用圆弧修正的方法。
⑥
张明路提出一种在摆线轮实际加工过程中，对实际齿廓每一步进行实际测量来对齿廓进行修正的方法。
4.由以上诸多的案例可见，目前对于摆线轮的设计，并没有一种通用的方法，大多数都是停留在学术研究阶段，其方法在实际生产过程中还不能很好、大规模高效率的采用，摆线轮的制备难度较大，进而导致摆线轮的生产成本较高。
5.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

6.鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种摆线轮减速机用输入装置，旨在解决现有技术中摆线轮的制备难度大的技术问题。
7.本实用新型的技术方案如下：
8.第一方面，本实用新型提供一种摆线轮减速机用输入装置，其包括：
9.两个呈一百八十度对角设置的摆线轮；
10.多个针齿销，所述针齿销的弧面边缘与两个所述摆线轮的齿廓边缘连接；
11.所述摆线轮的参数与所述针齿销的参数满足如下关系：
12.x＝r cos(θ)-r
r cos(θ-ψ)-e cos(nθ)；
13.y＝r sin(θ)-r
r sin(θ-ψ)-e sin(nθ)；
14.15.其中，r为所述摆线轮的基圆半径，rr为所述针齿销的半径，e为偏心距，n为所述针齿销的数量，以所述摆线轮的基圆圆心为原点，x、y分别为所述摆线轮齿廓的x坐标和y坐标，θ为摆线轮的齿廓在直角坐标系中的角度，0
°
≤θ≤360
°
。
16.在一些实施方式中，所述摆线轮的基圆半径为30mm，所述针齿销的半径为2mm，所述针齿销的数量为36个，所述偏心距为1mm。
17.在一些实施方式中，所述摆线轮中心处设有中心孔，所述摆线轮上设有环绕所述中心孔的多个扇形孔，每相邻两个所述扇形孔之间设有一个过渡孔。
18.在一些实施方式中，所述装置还包括：
19.多个输出偏心套，多个所述输出偏心套与所述摆线轮的多个所述过渡孔一一对应连接。
20.在一些实施方式中，所述装置还包括：
21.输出结构，与所述输出偏心套固定连接；
22.其中，所述输出结构位于所述摆线轮的两侧。
23.在一些实施方式中，所述装置还包括：
24.输入偏心套，与两个所述摆线轮的中心孔连接；
25.其中，所述中心孔内壁设有与所述输入偏心套连接的限位圈。
26.在一些实施方式中，所述输入偏心套通过转臂轴承与所述中心孔内壁转动连接，所述输出偏心套通过输出轴承与所述过渡孔转动连接，所述输入偏心套、输出偏心套分别通过连接轴承与所述输出结构转动连接。
27.在一些实施方式中，所述扇形孔的数量设为三个，三个所述扇形孔呈圆形阵列分布在所述中心孔的周围所述过渡孔的数量设为三个，且呈圆形阵列分布在所述中心孔的周围。
28.在一些实施方式中，所述输出结构包括：
29.第一输出轮和第二输出轮，分别位于两个所述摆线轮的外侧；
30.其中，所述第一输出轮和所述第二输出轮通过螺钉固定连接，在第一输出轮和所述第二输出轮的外侧固定连接有外壳，所述外壳内壁与所述针齿销连接。
31.有益效果：本实用新型提供一种摆线轮减速机用输入装置，所述装置包括：两个呈一百八十度对角设置的摆线轮；多个针齿销，所述针齿销的弧面边缘与两个所述摆线轮的齿廓边缘连接。本实用新型将摆线轮的数学方程简化成关于摆线轮与针齿销基本设计参数的参数方程组，利用该参数方程组可以方便快捷的设计出摆线轮的轮廓，从而使相应摆线轮的制备简易，进而快捷设计出对应的摆线减速机，达到降低生产成本的效果。
附图说明
32.图1为本实用新型的摆线轮减速机用输入装置的拆解示意图。
33.图2为本实用新型的摆线轮减速机用输入装置的立体结构图。
34.图3为本实用新型的摆线轮、针齿销、输入偏心套和输出偏心套的立体图。
35.图4为本实用新型的摆线轮与针齿销的立体图。
36.图5为本实用新型的摆线轮与针齿销的俯视图。
37.图6为本实用新型的摆线轮与针齿销的剖面图。
38.图7为本实用新型的摆线轮与针齿销的轮廓在坐标系中的示意图。
39.图8为本实用新型的摆线轮的设计方法的流程图。
40.附图标记说明：
41.100、摆线轮；101、中心孔；102、扇形孔；103、过渡孔；104、梯形孔；110、转臂轴承；130、输出轴承；200、针齿销；310、输入偏心套；311、输入轴；320、输出偏心套；321、输出轴；510、第一输出轮；520、第二输出轮。
具体实施方式
42.本实用新型提供一种摆线轮减速机用输入装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
43.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。
44.还需说明的是，本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
45.目前摆线减速机的生产成本相较于行星减速机还居高不下，导致虽然摆线减速机相较于行星减速机具有很多不可比拟的优点，但是市场占有率上明显低于行星减速机。导致摆线减速机成产成本高的最大因素就是摆线轮的设计与成产很复杂，造成不良率居高不下，因而大大拉高了摆线减速机的成产成本。因此亟需开发一种摆线轮快速简便的设计方法，提高生产效率同时降低不良率。使得摆线减速机的生产成本降低，从而提高其在市场应用的占有率，从而产生良好社会效益。
46.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种摆线轮减速机用输入装置，能够使摆线轮制备容易，从而使得摆线减速机的生产成本降低；如图1或图7所示，所述装置包括：
47.两个呈一百八十度对角设置的摆线轮100；
48.多个针齿销200，所述针齿销200的弧面边缘与两个所述摆线轮100的齿廓边缘连接；
49.所述摆线轮100的参数与所述针齿销200的参数满足如下关系：
50.x＝r cos(θ)-r
r cos(θ-ψ)-e cos(nθ)；
51.y＝r sin(θ)-r
r sin(θ-ψ)-e sin(nθ)；
[0052][0053]
其中，r为所述摆线轮100的基圆半径，rr为所述针齿销200的半径，e为偏心距，n为所述针齿销的数量，以所述摆线轮100的基圆圆心为原点，x、y分别为所述摆线轮齿廓的x坐标和y坐标，θ为摆线轮的齿廓在直角坐标系中的角度，0
°
≤θ≤360
°
。需要注意，如图7所示，
偏心距e为呈圆形阵列分布的多个针齿销200的圆心与摆线轮100的圆心之间的间距；针齿销200的数量比摆线轮100齿数的数量多一个。
[0054]
值得说明的是，摆线轮有一个很复杂的轮廓(即齿廓)，因此用常用的作图工具非常难以将摆线轮的齿廓构建出来，进而进行设计加工，本实用新型将摆线轮100的数学方程简化成关于摆线减速机基本设计参数的参数方程组(即上述的三个参数方程，r、rr、e以及n的关系满足三个参数方程)，利用该参数方程组可以方便快捷的设计出摆线轮100的轮廓(即齿廓)，从而使相应摆线轮100的制备简易，进而快捷设计出对应的摆线减速机，达到降低生产成本的效果。
[0055]
具体地，摆线针轮减速机，是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置，在输入轴311上装有一个错位180
°
的输入偏心套310(即双偏心套)，在输入偏心套310上装有两个转臂轴承110(即称为转臂的滚柱轴承)，形成h机构、两个摆线轮100的中心孔101即为输入偏心套310上转臂轴承110的滚道，并由摆线轮100与针齿销200上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构，(为了减小摩擦，在速比小的减速机中，针齿上带有针齿套)。
[0056]
当输入轴311带着输入偏心套310转动一周时，由于摆线轮100上齿廓曲线的特点及其受针齿销200上针齿限制之故，摆线轮100的运动成为既有公转又有自转的平面运动，在输入轴311正转周时，输出偏心套320亦转动一周，摆线轮100于相反方向转过一个齿从而得到减速，再借助与输出偏心套320连接的输出结构，将摆线轮100的低速自转运动通过销轴，传递给输出部分，从而获得较低的输出转速。
[0057]
在本实施例中，如图7所示，所述摆线轮的基圆半径r为30mm，所述针齿销的半径rr为2mm，所述针齿销的数量n为36个，所述偏心距e为1mm。
[0058]
需要说明的是，通过上述r、rr、e以及n相对规则的参数设置(即进行整数设置)，从而方便摆线轮100齿廓形状的计算，进而方便在加工生产过程中进行制备，以便降低生产难度，达到降低生产成本，提高生产效率的效果。
[0059]
在本实施例中，如图4或图6所示，所述摆线轮100中心处设有中心孔101，所述摆线轮100上设有环绕所述中心孔101的多个扇形孔102，每相邻两个所述扇形孔102之间设有一个过渡孔103；
[0060]
所述装置还包括：
[0061]
输入偏心套110，与两个所述摆线轮100的中心孔101连接。
[0062]
具体地，所述扇形孔102的数量设为三个，且三个扇形孔102呈圆形阵列分布在中心孔101的周围，扇形孔102的边界为平面状或带有弧度(即扇形四角处进行导角形成有弧形状)，且每个扇形孔102的面积均大于中心孔面积，从而通过在摆线轮100上设有扇形孔102，以降低摆线轮100的整体质量，从而降低生产成本，另外，过渡孔103的数量同样设为3个，且呈圆形阵列分布在中心孔101的周围，通过摆线轮100的齿廓以及针齿销200的限制下，通过与中心孔101转动连接的输入偏心套110带动摆线轮既公转又自转，从而带动位于过渡孔103内的输入偏心套320进行转动，而由于扇形孔102面积较大且与过渡孔103相邻，从而使质量较小的摆线轮100即可带动较少数量的输入偏心套320转动，从而实现较为稳定的减速效果，从而降低能耗，达到降低生产成本、提高生产效率的效果。
[0063]
在本实施例中，所述装置还包括：
[0064]
多个输出偏心套320，多个所述输出偏心套320与所述摆线轮100的多个所述过渡孔103一一对应连接。
[0065]
具体地，输入偏心套310与输入轴311固定连接，三个输出偏心套320与三个输出轴321固定连接，输入偏心套310和输出偏心套320的两个偏心方向互呈180
°
。
[0066]
在本实施例中，所述输入偏心套310通过转臂轴承110与所述中心孔101内壁转动连接，所述输出偏心套320通过输出轴承130与所述过渡孔103转动连接，所述输入偏心套310、输出偏心套320分别通过连接轴承(图中未标出，例如图1中位于摆线轮外侧的大圈轴承)与所述输出结构(即w输出机构：第一输出轮510和第二输出轮520)转动连接。
[0067]
在本实施例中，如图1所示，所述装置还包括：
[0068]
输出结构，与所述输出偏心套320固定连接；
[0069]
其中，所述输出结构位于所述摆线轮100的两侧。
[0070]
具体地，输出结构包括第一输出轮510和第二输出轮520，分别位于两个摆线轮100的外侧，第一输出轮510和第二输出轮520通过三个螺钉固定连接，且二者通过三个输出轴连接在一起，从而提高装置的稳定性，在第一输出轮510和第二输出轮520的外侧固定连接有外壳，如图2所示，外壳内壁与针齿销200连接，从而实现针齿销200对两个摆线轮100齿廓的限制。
[0071]
在本实施例中，如图4或图6所示，所述中心孔101内壁设有与所述输入偏心套310连接的限位圈(图中未标出)，所述摆线轮100上每相邻两个所述扇形孔102之间设有至少两个梯形孔104。
[0072]
具体地，过渡孔103内壁上也设有与输出偏心套310连接的限位圈，从而通过限位圈对相应的转臂轴承110和输出轴承130进行抵接，从而提高装置的稳定性；每两个扇形孔102之间设有分别靠近两个扇形孔扇形边缘的梯形孔104(即直接梯形孔)，梯形孔104内壁为平面或弧面形(即不存在尖角，梯形尖角处通过导角形成弧面状)，梯形孔104倾斜边朝向中心孔处，通过梯形孔104进一步降低摆线轮100的质量，进而使摆线轮100质量分布均匀，且形状规则，以便于进行设计与制备，达到便于加工的效果，进而降低生产成本，从而提高其在市场应用的占有率，进而产生良好社会效益。
[0073]
需要说明的是，摆线针轮减速机采用摆线针齿啮合、行星式传动原理，所以通常也叫行星摆线减速机，行星摆线针轮减速机可以广泛的应用于石油、环保、化工、水泥、输送、纺织、制药、食品、印刷、起重、矿山、冶金、建筑、发电等行业，作为驱动或减速装置。其独特的平稳结构在许多情况下可替代普通圆柱齿轮减速机及蜗轮蜗杆减速机，因此，行星摆线针轮减速机在各个行业和领域被广泛的使用，受到广大用户的普遍欢迎。
[0074]
摆线减速机的优点：体积小、重量轻。由于采用行星传动结构，所以结构紧凑，与同功率的普通齿轮减速机比拟，体积和重量均可减少1/2一2/3；传动比范围大；目前我国出产的单级传动比i＝11～87：二级传动比i＝121～5133；三级传动比可达i＝20339；根据需要还能达到更高；传动效率高.单级传动的效率可达0.9～0.97；运转平稳、无噪音，并且具有较大的过载能力和承受较强的冲击机能；因为同时啮合的齿数多，在理论上有二分之—的齿啮合，所以会有这些优胜的机能；使用寿命长，因所有接触部门为动弹摩擦，故寿命长，与普通的减速机比拟，寿命提局2～3倍以上；结构简朴。
[0075]
本实用新型还采用如下步骤进行摆线轮的设计，如图8所示，设计方法包括：
[0076]
步骤s100、获取摆线轮的基圆半径、针齿销的半径、偏心距以及针齿销的数量；
[0077]
步骤s200、根据所述摆线轮的基圆半径、针齿销的半径、偏心距以及针齿销的数量，确定参数方程组；所述参数方程组包括：
[0078]
x＝r cos(θ)-r
r cos(θ-ψ)-e cos(nθ)；
[0079]
y＝r sin(θ)-r
r sin(θ-ψ)-e sin(nθ)；
[0080][0081]
其中，r为所述摆线轮的基圆半径，rr为所述针齿销的半径，e为偏心距，n为所述针齿销的数量，以所述摆线轮的基圆圆心为原点，x、y分别为所述摆线轮齿廓的x坐标和y坐标，θ为摆线轮的齿廓在直角坐标系中的角度，0
°
≤θ≤360
°
；
[0082]
所述摆线轮的齿廓为摆线轮的x坐标和对应的y坐标。
[0083]
步骤s300、对所述参数方程组进行二维转化，确定所述摆线轮的齿廓。
[0084]
在一些实现方式中，所述步骤s300具体包括：
[0085]
步骤s310、对所述参数方程组进行二维转化，得到三维识别方程组；
[0086]
步骤s320、根据所述三维识别方程组，确定所述摆线轮的x坐标和对应的y坐标。
[0087]
在一些实现方式中，为了使设计更加快捷简便，将步骤s200的参数方程组进一步简化成三维cad软件能识别的形式，这样设计摆线轮齿廓就只需要输入摆线减速机的4个基本设计参数即可，真正达到简便快捷的目的，进而提升生产效率，所述三维识别方程组包括如下公式：
[0088]
x＝(r*cos(t))-(rr*cos(t+arctan(sin((1-10)*t)/((r/en)-cos((1-10)*t)))))-(e*cos(n*t))；
[0089]
y＝(-r*sin(t))+(rr*sin(t+arctan(sin((1-10)*t)/((r/en)-cos((1-10)*t)))))+(e*sin(n*t))；
[0090]
其中，t包括摆线轮的齿廓在直角坐标系中的角度数值，0≤t≤360。
[0091]
利用三维识别方程组，在三维cad软件(例如ug、solidworks)中，利用方程驱动曲线模块，只需选择上述四个摆线减速机的基本设计参数即可方便快捷设计出摆线轮的齿廓，如图6所示的摆线轮齿廓曲线。根据图6的摆线轮齿廓曲线，即可轻松拉伸出摆线轮100的实体，以供进一步设计摆线减速机，最后生产加工，极大的提高了摆线轮的设计，从而使摆线轮容易制备，从而提高生产效率，降低生产成本。
[0092]
综上所述，本实用新型提供一种摆线轮减速机用输入装置，所述装置包括：两个呈一百八十度对角设置的摆线轮；多个针齿销，所述针齿销的弧面边缘与两个所述摆线轮的齿廓边缘连接。本实用新型将摆线轮的数学方程简化成关于摆线轮与针齿销基本设计参数的参数方程组，利用该参数方程组可以方便快捷的设计出摆线轮的轮廓，从而使相应摆线轮的制备简易，进而快捷设计出对应的摆线减速机，达到降低生产成本的效果。
[0093]
应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。