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CN109027167A - 一种双传动比二级-谐波齿轮减速器 - Google Patents

一种双传动比二级-谐波齿轮减速器 Download PDF

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CN109027167A
CN109027167A CN201810835927.5A CN201810835927A CN109027167A CN 109027167 A CN109027167 A CN 109027167A CN 201810835927 A CN201810835927 A CN 201810835927A CN 109027167 A CN109027167 A CN 109027167A
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China
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transmission
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wave generator
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CN201810835927.5A
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范元勋
余金宝
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Nanjing University of Science and Technology
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Nanjing University of Science and Technology
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/04—Combinations of toothed gearings only
    • F16H37/041—Combinations of toothed gearings only for conveying rotary motion with constant gear ratio

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种双传动比二级‑谐波齿轮减速器，包括机箱、设置在机箱内的二级齿轮传动机构、谐波齿轮传动机构、输出轴；输入轴齿轮与第一传动齿轮啮合；第一传动齿轮、第二传动齿轮与第一转轴相连；第二传动齿轮与输出轴相连的第三转动齿轮啮合；谐波齿轮传动机构包括端盖、波发生器、柔轮、刚轮、柔性轴承、交叉滚子轴承；输出轴两端分别承撑在机箱和交叉滚子轴承内；波发生器与输出轴固连；柔性轴承内圈与波发生器配合；柔轮的一端内圈与柔性轴承外圈配合，另一端与交叉滚子轴承内圈固连；刚轮与交叉滚子轴承外圈固连，且与机箱固连；端盖与交叉滚子轴承内圈固连；输出轴穿过端盖通孔；本发明传动比范围大。

Description

一种双传动比二级-谐波齿轮减速器
技术领域
本发明属于机械传动领域，特别是一种双传动比二级-谐波齿轮减速器。
背景技术
二级齿轮传动是依靠两对齿轮啮合来传递动力，这种传动的特点是工作可靠，传动效率高，维护方便，运转平稳，齿形易加工，环境适应性好，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置，在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。
但是，二级齿轮传动的传动比上限值小，为增大传动比，如果采用多级齿轮传动时，需增大减速器体积，增加重量，效率降低且结构复杂，应用范围减小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双传动比二级-谐波齿轮减速器，以解决二级齿轮传动为获得大传动比时体积和重量增大、结构复杂、效率降低、装配困难的问题。
一种双传动比二级-谐波齿轮减速器，包括机箱、设置在机箱内的二级齿轮传动机构、谐波齿轮传动机构、输出轴；所述二级齿轮传动机构包括输入轴、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第一转轴、第三转动齿轮；所述输入轴两端通过轴承支撑在机箱内；所述输入轴的齿轮与第一传动齿轮啮合；所述第一传动齿轮、第二传动齿轮均与第一转轴相连；所述第一转轴两端通过轴承支撑在机箱内；所述第二传动齿轮与第三转动齿轮啮合；所述第三传动齿轮与输出轴相连；所述输入轴的齿数大于第一传动齿轮的齿数，；所述第二传动齿轮的齿数小于第三转动齿轮的齿数；
所述谐波齿轮传动机构包括端盖、波发生器、柔轮、刚轮、柔性轴承、交叉滚子轴承；所述输出轴一端通过轴承撑在机箱内，另一端通过轴承支撑在交叉滚子轴承内；所述波发生器与输出轴固连；所述柔性轴承内圈与波发生器过渡配合；柔轮为杯形柔轮，柔轮的一端内圈与柔性轴承外圈间隙配合；所述柔轮的另一端与交叉滚子轴承内圈固连；所述刚轮与交叉滚子轴承外圈固连，且所述刚轮与机箱固连；所述端盖固与交叉滚子轴承内圈固连，中间设有通孔；输出轴穿过端盖通孔。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
(1)本发明的双传动比二级-谐波齿轮减速器，传动比范围较大，最低为8，最高可达数千，甚至上万；
(2)本发明的双传动比二级-谐波齿轮减速器，具有高低两种传功比输出，并且两种传动比可同轴线相反方向输出，以驱动不同部件运动；
(3)本发明的双传动比二级-谐波齿轮减速器，整机结构紧凑、结构简单、拆卸方便、应用范围更加广泛。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明双传动比二级-谐波齿轮减速器的整体结构示意图。
图2为本发明双传动比二级-谐波齿轮减速器的凸轮波发生器的连接示意图。
图3为本发明双传动比二级-谐波齿轮减速器的二级齿轮传动机构的运动简图。
图4为本发明双传动比二级-谐波齿轮减速器的谐波齿轮传动机构的运动简图。
具体实施方式
为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1，本发明的目的在于提供一种双传动比二级-谐波齿轮减速器，包括机箱13、设置在机箱13内的二级齿轮传动机构、谐波齿轮传动机构、输出轴2；所述二级齿轮传动机构输入轴7、第一传动齿轮6、第二传动齿轮8、第一转轴9、第三转动齿轮10；所述输入轴7两端通过轴承支撑在机箱13内，输入轴7为齿轮轴；所述输入轴7的齿轮与第一传动齿轮6啮合；所述第一传动齿轮6、第二传动齿轮8均与第一转轴9相连；所述第一转轴9两端通过轴承支撑在机箱13内；所述第二传动齿轮8与第三转动齿轮10啮合；所述第三传动齿轮10与输出轴2相连；所述输入轴7的齿数Z7、第一传动齿轮6的齿数Z6，二者关系为Z6>Z7；所述第二传动齿轮8的齿数Z8、第三转动齿轮10的齿数Z10，二者关系为Z10>Z8。；
所述谐波齿轮传动机构包括端盖1、波发生器11、柔轮4、刚轮5、柔性轴承12、交叉滚子轴承3；所述输出轴2一端通过轴承撑在机箱13内，另一端通过轴承支撑在交叉滚子轴承3内；所述波发生器11与输出轴2固连；所述柔性轴承12内圈与波发生器11过渡配合；柔轮4为杯形柔轮，柔轮4的一端内圈与柔性轴承12外圈间隙配合；所述柔轮4的另一端与交叉滚子轴承3内圈固连；所述刚轮5与交叉滚子轴承3外圈固连，且所述刚轮5与机箱13固连；所述端盖1与交叉滚子轴承3内圈固连，中间设有通孔；输出轴2穿过端盖1通孔，端盖1同时可对支撑轴承进行轴向限位。
优选的，结合图2，所述波发生器11采用椭圆凸轮波发生器，包括凸轮111、轴套112、十字滑块联轴器113；所述轴套112与输出轴2固连；所述凸轮111通过十字滑块联轴器113与轴套112相连；所述凸轮111外圆与柔性轴承14内圈间隙配合。
在另外一些实施方式中，所述波发生器11也可采用四滚轮波发生器或双圆盘发生器。
进一步的，所述谐波齿轮传动机构设置在第一传动齿轮6同一侧，可减小机箱13的内部体积。
优选的，所述二级齿轮传动机构采用展开式，结构简单，拆卸方便，内部齿轮布置形式更适合谐波减速器的安装。
优选的，所述柔轮6、刚轮7均采用双圆弧直齿圆柱齿轮，相比渐开线圆柱齿轮，齿轮啮合时有更大的啮合区域，提高了承载能力和传动刚度。
结合图3，传统的二级齿轮传动机构的减速器，传动比i1为：
式中z6为第一传动齿轮6的齿数，z7为输入轴7的齿数，z8为第二传动齿轮8的齿数，z10为第三传动齿轮10的齿数。
结合图4，本发明的双传动比二级-谐波齿轮减速器，传动比i2为：
式中z4为柔轮4的齿数，z5为刚轮5的齿数。
本发明可实现两种传动比的输出，即通过输出轴2实现传动比i1的输出，进行第一级传动比减速，保证原有的二级减速器的减速作用；交叉滚子轴承3内圈与驱动对象相连，可实现传动比i2的输出，进行第二级传动比减速，提供新的减速比传动。
二级齿轮传动机构的传动比范围为8-40，谐波齿轮传动机构的单级传动比可达300，根据传动比计算公式，本发明所述的双传动比二级-谐波齿轮减速器的第二级传动比可达数千，甚至上万，大大增加了二级齿轮传动机构的传动比。
工作时，输入轴9通过二级减速器带动输出轴2转动，实现第一级减速输出，获得一组传动比；同时，输出轴2驱动谐波减速器带动交叉滚子轴承3内圈转动，交叉滚子轴承3内圈可与输出法兰连接实现第二级减速输出，获得另一组传动比。本发明充分利用谐波齿轮传动机构和二级齿轮传动机构的优点，其传动比可变范围大，且两种传动比可以同轴线输出，结构紧凑，设计较大传动比时也不会使体积过分增大，结构简单，拆装方便，有效避免了齿轮传动多级传动体积和重量大、传动效率降低及结构复杂的缺点。

Claims (6)

1.一种双传动比二级-谐波齿轮减速器，其特征在于，包括机箱(13)、设置在机箱(13)内的二级齿轮传动机构、谐波齿轮传动机构、输出轴(2)；所述二级齿轮传动机构包括输入轴(7)、第一传动齿轮(6)、第二传动齿轮(8)、第一转轴(9)、第三转动齿轮(10)；所述输入轴(7)两端通过轴承支撑在机箱(13)内；所述输入轴(7)的齿轮与第一传动齿轮(6)啮合；所述第一传动齿轮(6)、第二传动齿轮(8)均与第一转轴(9)相连；所述第一转轴(9)两端通过轴承支撑在机箱(13)内；所述第二传动齿轮(8)与第三转动齿轮(10)啮合；所述第三传动齿轮(10)与输出轴(2)相连；所述输入轴(7)的齿数大于第一传动齿轮(6)的齿数，；所述第二传动齿轮(8)的齿数小于第三转动齿轮(10)的齿数；
所述谐波齿轮传动机构包括端盖(1)、波发生器(11)、柔轮(4)、刚轮(5)、柔性轴承(12)、交叉滚子轴承(3)；所述输出轴(2)一端通过轴承撑在机箱(13)内，另一端通过轴承支撑在交叉滚子轴承(3)内；所述波发生器(11)与输出轴(2)固连；所述柔性轴承(12)内圈与波发生器(11)过渡配合；柔轮(4)为杯形柔轮，柔轮(4)的一端内圈与柔性轴承(12)外圈间隙配合；所述柔轮(4)的另一端与交叉滚子轴承(3)内圈固连；所述刚轮(5)与交叉滚子轴承(3)外圈固连，且所述刚轮(5)与机箱(13)固连；所述端盖(1)固与交叉滚子轴承(3)内圈固连，中间设有通孔；输出轴(2)穿过端盖(1)通孔。
2.根据权利要求1所述的双传动比二级-谐波齿轮减速器，其特征在于，所述波发生器(11)为椭圆凸轮波发生器。
3.根据权利要求1所述的双传动比二级-谐波齿轮减速器，其特征在于，所述波发生器(11)包括凸轮(111)、轴套(112)、十字滑块联轴器(113)；所述轴套(112)与输出轴(2)固连；所述凸轮(111)通过十字滑块联轴器(113)与轴套(112)相连；所述凸轮(111)外圆与柔性轴承(12)内圈过渡配合。
4.根据权利要求1所述的双传动比二级-谐波齿轮减速器，其特征在于，所述波发生器(11)为四滚轮波发生器或双圆盘发生器。
5.根据权利要求1所述的双传动比二级-谐波齿轮减速器，其特征在于，所述二级齿轮传动机构采用展开式，输入轴(7)在机箱(13)一侧，输出轴(2)在机箱(13)另一侧的非输入轴轴线上。
6.根据权利要求1所述的双传动比二级-谐波齿轮减速器，其特征在于，所述柔轮(4)、刚轮(5)均采用双圆弧直齿圆柱齿轮。
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