一种针销传动摆动齿轮减速器

技术领域

本发明涉及减速器技术领域，具体涉及一种针销传动摆动齿轮减速器。

背景技术

减速器是能够改变输出轴和输入轴之间传动转速的机械传动装置，也是改变机床、汽车或其他动力机械运转速度或牵引力的机械部件。作为许多机械设备中的一种关键部件，减速器性能的优劣与功效的高低直接影响整个机器的运转。在实际应用中，经常需要高刚度、高精度、大传动比、运动平稳、长寿命等性能的减速器，而针轮摆线减速器对其零部件的加工精度要求很高，传动链短，针轮摆线减速器通过优化齿形可增加啮合齿数方能提高承载能力，但要实现其多齿啮合对现有的设计及加工制造工艺提出了非常苛刻的技术要求。

目前，现有针轮摆线减速器的两个摆线轮外齿通过与共同的内齿轮内齿啮合，两个摆线轮在传动中的作用相同，两个摆线轮对外输出传动是通过两个摆线轮上的传动孔与输出盘上的传动销配合传递输出，传动孔与传动销之间是滑动摩擦，易磨损摆线轮输出机构，缩短减速器使用寿命，同时也会降低减速器传递精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针销传动摆动齿轮减速器，其能够通过释放摆动齿轮与输出齿轮中间滚子的滚动传动作用，保持摆动齿轮与输出齿轮的多齿滚动啮合关系，同时达到延长减速装置传递精度的目的。

本发明为了达到上述目的所采用的技术方案是：

一种针销传动摆动齿轮减速器，包括内齿轮、同轴设置在内齿轮中心的曲柄轴、以及相对且转动设置在内齿轮和曲柄轴之间的左输出齿轮与右输出齿轮，曲柄轴上转动设有位于左输出齿轮与右输出齿轮之间的左双联摆动齿轮和右双联摆动齿轮，左双联摆动齿轮和右双联摆动齿轮通过连接件可拆卸连接且分别与内齿轮啮合设置；

其中，左双联摆动齿轮与左输出齿轮之间设有能够使左双联摆动齿轮的扭矩以滚动形式传递给左输出齿轮的第一滚子；右双联摆动齿轮与右输出齿轮之间设有能够使右双联摆动齿轮的扭矩以滚动形式传递给右输出齿轮的第二滚子。

作为本发明的一种优选方案，左双联摆动齿轮与左输出齿轮相对的侧面设有左双联摆动齿轮凹弧外齿，左输出齿轮上相对左双联摆动齿轮凹弧外齿设有左输出齿轮凹弧内齿，所述第一滚子设置在左双联摆动齿轮凹弧外齿及左输出齿轮凹弧内齿间；

右双联摆动齿轮与右输出齿轮相对的侧面设有右双联摆动齿轮凹弧外齿，右输出齿轮上相对右双联摆动齿轮凹弧外齿设有右输出齿轮凹弧内齿，所述第二滚子设置在右双联摆动齿轮凹弧外齿及右输出齿轮凹弧内齿间。

作为本发明的一种优选方案，左输出齿轮凹弧内齿的齿高与左双联摆动齿轮凹弧外齿的齿高之和不大于第一滚子的直径；

右输出齿轮凹弧内齿的齿高与右双联摆动齿轮凹弧外齿的齿高之和不大于第二滚子的直径。

作为本发明的一种优选方案，左双联摆动齿轮的外周均布有左双联摆动齿轮外齿，右双联摆动齿轮的外周均布有右双联摆动齿轮外齿，内齿轮的内周设有齿数多于摆动齿轮外齿数的内齿，左双联摆动齿轮外齿和右双联摆动齿轮外齿均与内齿啮合设置。

作为本发明的一种优选方案，所述内齿的齿面为圆弧柱面、圆弧锥面、渐开线柱面或针齿。

作为本发明的一种优选方案，左双联摆动齿轮外齿和右双联摆动齿轮外齿的齿廓均与内齿形成共轭齿形。

作为本发明的一种优选方案，所述左双联摆动齿轮设有多个绕左双联摆动齿轮轴心呈同心圆分布的左双联摆动齿轮通孔；右双联摆动齿轮设有多个绕右双联摆动齿轮轴心呈同心圆分布的右双联摆动齿轮通孔，贯穿左双联摆动齿轮通孔和右双联摆动齿轮通孔设有将左输出齿轮与右输出齿轮连接的连接柱。

作为本发明的一种优选方案，所述曲柄轴包括依次设置的左侧中央轴段、左偏心轴段、右偏心轴段和右侧中央轴段，其中，左侧中央轴段与右侧中央轴段同轴设置，左偏心轴段与右偏心轴段呈180度对称角分布。

作为本发明的一种优选方案，左双联摆动齿轮凹弧外齿和左输出齿轮凹弧内齿及右双联摆动齿轮凹弧外齿和右输出齿轮凹弧内齿的数量分别相等，左偏心轴段偏离左侧中央段轴的偏心距离为R

作为本发明的一种优选方案，右输出齿轮通过第二轴承安装在右侧中央轴段，且右输出齿轮与内齿轮之间设有第一轴承，右双联摆动齿轮通过第三轴承安装在右偏心轴段；

左输出齿轮通过第五轴承安装在左侧中央轴段，且左输出齿轮与内齿轮之间设有第四轴承，左双联摆动齿轮通过第六轴承安装在左偏心轴段。

本发明有益效果：

本发明的减速器中，双联摆动齿轮凹弧外齿与输出齿轮凹弧内齿的传动过程是通过中间的针销滚动接触实现传递的，其承载能力优异，传动面不易磨损，精度保持性好；由于双联摆动齿轮采用滚子滚动传动结构，使双联摆动齿轮加工的精度要求得以降低，使减小振动、噪声；对零部件的要求更低，更利于批量加工生产，且该结构可实现大速比传动，相比于其他单级传动形式，该结构简单，体积小，重量轻；与传统摆线减速器相比，由于采用了创新的针销传动技术，使其结构简单、工艺性好、对零部件要求低，从而实现机器人减速器高精度、高效率、高刚度、高承载、高可靠、长寿命等综合性能的统一。

附图说明

图1为本发明的轴向剖面结构示意图；

图2为本发明B-B剖面结构示意图；

图3为本发明C-C剖面结构示意图；；

图4为本发明曲柄轴轴向剖面结构示意图；

图5为本发明两侧输出齿轮之间的连接柱剖面结构示意图；

图6为本发明内齿轮截面结构示意图；

图7为本发明左双联摆动齿轮结构示意图；

图8为本发明右双联摆动齿轮结构示意图；

图9为本发明左输出齿轮结构示意图；

图10为本发明右输出齿轮结构示意图；

图11为本发明D-D剖面结构示意图；

图12为本发明E-E剖面结构示意图。

图中标记：1-内齿轮、1a-内齿、2-第一轴承、3-右输出齿轮、3a-右输出齿轮凹弧内齿、3b-右输出齿轮沉孔、3c-右输出齿轮内孔、4-第二滚子、5-右双联摆动齿轮、5a-右双联摆动齿轮外齿、5c-右双联摆动齿轮通孔、5d-右双联摆动齿轮内孔、5b-右双联摆动齿轮传动段凹弧外齿、6-紧固钉、7-左双联摆动齿轮、7a-左双联摆动齿轮外齿、7b-左双联摆动齿轮凹弧外齿、7c-左双联摆动齿轮通孔、7d-右双联摆动齿轮内孔、8-第二轴承、9-第三轴承、10-曲柄轴、10a-左侧中央轴段、10b-右侧中央轴段、10c-左偏心轴段、10d-右偏心轴段、11-连接柱、12-第四轴承、13-左输出齿轮、13a-左输出齿轮凹弧内齿、13b-左输出齿轮沉孔、13c-左输出齿轮内孔、14-螺钉、15-第五轴承、16-第六轴承、17-第一滚子。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明提供一种针销传动摆动齿轮减速器的具体实施例

请参阅图1至图12所示。

本实施例的针销传动摆动齿轮减速器包括内齿轮1、曲柄轴10、左输出齿轮13、右输出齿轮3、左双联摆动齿轮7和右双联摆动齿轮5，其中，曲柄轴10同轴设置在内齿轮1的中心，内齿轮1的中部内周均布设有数个内齿1a。

左输出齿轮13与右输出齿轮3相对且转动设置在内齿轮1和曲柄轴10之间，在左输出齿轮13与右输出齿轮3之间转动设有左双联摆动齿轮7和右双联摆动齿轮5，左双联摆动齿轮7和右双联摆动齿轮5通过连接件可拆卸连接，左双联摆动齿轮7的外周均布有左双联摆动齿轮外齿7a，右双联摆动齿轮5的外周均布有右双联摆动齿轮外齿5a，左双联摆动齿轮外齿7a的齿数和右双联摆动齿轮外齿5a的齿数相等，且均少于内齿1a的齿数，左双联摆动齿轮外齿7a和右双联摆动齿轮外齿5a均与内齿1a啮合设置，内齿1a的齿面为圆弧柱面、圆弧锥面、渐开线柱面或针齿结构，相应地，左双联摆动齿轮外齿7a和右双联摆动齿轮外齿5a的齿廓均为与内齿1a形成共轭齿形结构。

其中，曲柄轴10包括依次设置的左侧中央轴段10a、左偏心轴段10c、右偏心轴段10d和右侧中央轴段10b，以图示为例，左侧中央轴段10a、左偏心轴段10c、右偏心轴段10d和右侧中央轴段10b依次自左至右一体设置，左侧中央轴段10a与右侧中央轴段10b同轴设置，左偏心轴段10c与右偏心轴段10d呈180度对称角分布。

在具体安装时，右输出齿轮3通过第二轴承8安装在右侧中央轴段10b，且右输出齿轮3与内齿轮1之间设有第一轴承2，右双联摆动齿轮5通过第三轴承9安装在右偏心轴段10d，左输出齿轮13通过第五轴承15安装在左侧中央轴段10a，且左输出齿轮13与内齿轮1之间设有第四轴承12，左双联摆动齿轮7通过第六轴承16安装在左偏心轴段10c。

本实施例中，在左双联摆动齿轮7与左输出齿轮13之间设有第一滚子17，第一滚子17能够使左双联摆动齿轮7的扭矩以滚动形式传递给左输出齿轮13，在右双联摆动齿轮5与右输出齿轮3之间设有第二滚子4，第二滚子4能够使右双联摆动齿轮5的扭矩以滚动形式传递给右输出齿轮3。

具体地，在左双联摆动齿轮7与左输出齿轮13相对的侧面设有左双联摆动齿轮凹弧外齿7b，在左输出齿轮13上相对左双联摆动齿轮凹弧外齿7b设有左输出齿轮凹弧内齿13a，第一滚子17设置在左双联摆动齿轮凹弧外齿7b及左输出齿轮凹弧内齿13a间，即第一滚子放置于左双联摆动齿轮凹弧外齿7b及左输出齿轮凹弧内齿13a形成的容纳空间内，右双联摆动齿轮5与右输出齿轮3相对的侧面设有右双联摆动齿轮凹弧外齿5b，右输出齿轮3上相对右双联摆动齿轮凹弧外齿5b设有右输出齿轮凹弧内齿3a，第二滚子4设置在右双联摆动齿轮凹弧外齿5b及右输出齿轮凹弧内齿3a间，即第二滚子4放置于右双联摆动齿轮凹弧外齿5b及右输出齿轮凹弧内齿3a形成的容纳空间内。

其中，为了保证滚子的良好传动效果，左输出齿轮凹弧内齿13a的齿高与左双联摆动齿轮凹弧外齿7b的齿高之和不大于第一滚子17的直径；右输出齿轮凹弧内齿3a的齿高与右双联摆动齿轮凹弧外齿5b的齿高之和不大于第二滚子4的直径。

当曲柄轴10作为输入结构，内齿轮1固定，左双联摆动齿轮7和右双联摆动齿轮5作为输出结构时，曲柄轴10旋转时，左偏心轴段10c和右偏心轴端10d将迫使双联摆动齿轮产生运动，进而实现内齿1a和左双联摆动齿轮外齿7a与右双联摆动齿轮外齿5a的啮合运动，使双联摆动齿轮绕内齿轮1转动，双联摆动齿轮绕内齿轮1公转的同时也在自转；双联摆动齿轮绕内齿轮1转动的同时，左双联摆动齿轮凹弧外齿7b和右双联摆动齿轮凹弧外齿5b带动第二滚子17和第一滚子4同步运动，滚子在左输出齿轮凹弧内齿13a、右输出齿轮凹弧内齿3a中也以同样的同步转速带动左输出齿轮13和右输出齿轮3同步转动，达到减速传动目的；当曲柄轴10连续转动时，曲柄轴10每转动一圈两个双联摆动齿轮向着与曲柄轴10 转动的相反方向转动内齿轮内齿数减双联摆动齿轮外齿齿数个齿位。

本实施例中，双联摆动齿轮凹弧外齿与输出齿轮凹弧内齿的传动过程是通过中间的针销滚动接触实现传递的，其承载能力优异，传动面不易磨损，精度保持性好；由于双联摆动齿轮采用滚子滚动传动结构，使双联摆动齿轮加工的精度要求得以降低，使减小振动、噪声；对零部件的要求更低，更利于批量加工生产，且该结构可实现大速比传动，相比于其他单级传动形式，该结构简单，体积小，重量轻；与传统摆线减速器相比，由于采用了创新的针销传动技术，使其结构简单、工艺性好、对零部件要求低，从而实现机器人减速器高精度、高效率、高刚度、高承载、高可靠、长寿命等综合性能的统一。

本实施例中，在设置左双联摆动齿轮7和右双联摆动齿轮5时，左双联摆动齿轮7设有多个绕左双联摆动齿轮7轴心呈同心圆分布的左双联摆动齿轮通孔7c，右双联摆动齿轮5设有多个绕右双联摆动齿轮5轴心呈同心圆分布的右双联摆动齿轮通孔5c，贯穿左双联摆动齿轮通孔7c和右双联摆动齿轮通孔5c设有连接柱11，连接柱11将左输出齿轮13与右输出齿轮3固定连接，具体地，右输出齿轮3和左输出齿轮13均为台阶轴柱状结构，其中，左侧输出齿轮13设有安装用的左输出齿轮内孔13c，在左侧输出齿轮13上设有多个左输出齿轮沉孔13b，多个左输出齿轮沉孔13b分布在左输出齿轮内孔13c的同心圆上，在右侧输出轮3上设有安装用的右输出齿轮内孔3c，在右侧输出齿轮3上设有多个右输出齿轮沉孔3b，多个右输出齿轮沉孔3b分布在右输出齿轮内孔3c的同心圆上，右输出齿轮沉孔3b用于插入固定连接柱11的紧固钉6，左输出齿轮沉孔13b用于插入固定连接柱11的螺钉14，可以理解地，左双联摆动齿轮通孔7c和右双联摆动齿轮通孔5c的数量一致，右输出齿轮沉孔3b和左输出齿轮沉孔13b数量一致。

其中, 左双联摆动齿轮通孔7c、右双联摆动齿轮通孔5c、右输出齿轮沉孔3b和左输出齿轮沉孔13b的分布圆半径相等。

其中，在尺寸参数方面，左双联摆动齿轮凹弧外齿7b的曲率半径为R

其中，左双联摆动齿轮凹弧外齿7b的曲率中心与左输出齿轮凹弧内齿13a的曲率中心及右双联摆动齿轮凹弧外齿5b的曲率中心与右输出齿轮凹弧内齿3a的曲率中心分别所处的分布圆的半径相等，且各数量分别对应相同，左偏心轴段10c偏离左侧中央段轴10a的偏心距离为R

作为优选的，R

连接柱11的半径R

左双联摆动齿轮凹弧外齿7b的齿高为h

右双联摆动齿轮传动段凹弧外齿5b的齿顶圆半径小于等于R

左输出齿轮凹弧内齿13a的齿顶圆半径大于等于R

右输出齿轮凹弧内齿3a的齿顶圆半径大于等于R

其中，h

滚子的长度在b

本实施例中，内齿1a的齿数为Z1，摆动齿轮的外齿齿数为Z2，则速比为：

（1）当内齿轮1固定不动、曲柄轴10输入、摆动齿轮输出时，其速比：

i= Z2 / (Z2-Z1) 。

（2）当输出齿轮固定不动、曲柄轴10输入、内齿轮1输出时，其速比：

i= Z1/ (Z1-Z2) 。

速比i的为负值时，表示输出转向与输入转向相反；否则，表示输出转向与输入转向相同。

可选用不同的部件作为输入结构和输出结构达到减速或者增速的目的，其中双联摆动齿轮的齿数和内齿轮内齿齿数决定了该减速总成的减速比，通过调节相应的齿数实现达到设计的减速比；

本发明同样适用于中空轴形曲柄轴结构形式和单摆动齿轮结构形式，且本发明同样适用于摆动齿轮做成内齿轮，双联摆动齿轮凹弧外齿设为内齿形，而输出齿轮做成外齿轮，输出齿轮凹弧内齿设为外齿形的情况。

本文所述摆动齿轮指的是：绕内齿轮中心公转的同时又自转的外齿轮，其齿形可以是现有技术中齿轮齿形的任意一种；摆动齿轮包含摆线轮（摆线轮为齿形为摆线的外齿轮，其通常与针齿配合工作）。

需要说明的是，本文未详述部分为现有技术，上述实施例仅用来说明本发明，但本发明并不局限于上述实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。