CN110094465A - 减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种减速器，包括：第一面齿轮，用于与动力输入件驱动连接；第二面齿轮，与所述第一面齿轮同轴且齿数不同，所述第二面齿轮的齿面与所述第一面齿轮的齿面相对，且所述第一面齿轮转动时所述第二面齿轮相对于所述第一面齿轮转动；圆柱行星齿轮，与所述第一面齿轮和所述第二面齿轮相啮合；行星架，与所述圆柱行星齿轮配合，用于在所述圆柱行星齿轮的带动下绕所述第一面齿轮的轴线转动以输出动力。本发明的减速器结构紧凑、设计简单、安装方便。

Description

减速器

技术领域

本发明涉及一种动力传动装置，特别涉及一种减速器。

背景技术

减速器作为传递转速和转矩的装置在机械设备中应用广泛。例如，在工业机器人中经常运用大传动比精密减速器，减速器的性能对机器人本体的性能具有重要影响，是机器人的关键功能部件之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种减速器，该减速器结构紧凑、设计简单、安装方便。

本发明公开一种减速器，包括：

第一面齿轮，用于与动力输入件驱动连接；

第二面齿轮，与所述第一面齿轮同轴且齿数不同，所述第二面齿轮的齿面与所述第一面齿轮的齿面相对，且所述第一面齿轮转动时所述第二面齿轮相对于所述第一面齿轮转动；

圆柱行星齿轮，与所述第一面齿轮和所述第二面齿轮相啮合；

行星架，与所述圆柱行星齿轮配合，用于在所述圆柱行星齿轮的带动下绕所述第一面齿轮的轴线转动以输出动力。

在一些实施例中，所述第二面齿轮用于与所述动力输入件驱动连接。

在一些实施例中，所述减速器包括：

输入轴，与所述第一面齿轮固定连接，用于与所述动力输入件驱动连接；

中间传动机构，连接在所述输入轴与所述第二面齿轮之间，所述第二面齿轮与所述动力输入件通过所述中间传动机构驱动连接。

在一些实施例中，所述中间传动机构包括等转速换向机构，所述等转速换向机构使所述第二面齿轮的转速与所述第一面齿轮的转速大小相同，方向相反。

在一些实施例中，所述等转速换向机构包括：

固定架；

第一齿轮，与所述输入轴同轴且相对固定连接；

第二齿轮，所述第二齿轮的转轴设在所述固定架上，所述第二齿轮与所述第一齿轮外啮合；

第三齿轮，所述第三齿轮的转轴设在所述固定架上，所述第三齿轮与所述第二齿轮外啮合；

第四齿轮，与所述第三齿轮同轴且相对固定；

第五齿轮，与所述第四齿轮外啮合，且与所述第二面齿轮同轴且相对固定。

在一些实施例中，所述减速器包括多个所述圆柱行星齿轮，所述行星架与所述多个圆柱行星齿轮配合。

在一些实施例中，所述行星架包括与所述圆柱行星齿轮的齿轮轴连接的壳体架，所述壳体架与所述第一面齿轮和所述第二面齿轮同轴且相对转动；所述壳体架上设有用于动力输出的连接部；所述壳体架相对于所述输入轴和所述中间传动机构同轴且可相对转动；所述壳体架、所述输入轴和所述中间传动机构的固定架形成密封腔，所述第一面齿轮、所述圆柱行星齿轮和所述第二面齿轮位于所述密封腔内。

在一些实施例中，所述减速器还包括：

第一回转轴承，沿所述第一面齿轮轴线方向设在所述第一面齿轮的轴向端面与所述壳体架内壁间；和/或

第二回转轴承，沿所述第一面齿轮轴线方向设在所述第二面齿轮的轴向端面与所述壳体架内壁间。

在一些实施例中，所述减速器还包括内圈围绕所述输入轴设置的支撑轴承，所述圆柱行星齿轮的齿轮轴靠近所述输入轴的一端连接在所述支撑轴承的外圈上。

在一些实施例中，所述第一面齿轮和所述第二面齿轮为摆线齿轮。

在一些实施例中，所述第二面齿轮比所述第一面齿轮少1个齿。

基于本发明提供的减速器，设置有齿差且有相对转动速差的第一面齿轮和第二面齿轮与圆柱行星齿轮配合来传递动力，通过设计第一面齿轮和第二面齿轮的不同齿差以及不同的速差，可以方便地实现不同传动比下的减速增扭。另外，通过圆柱行星齿轮与面齿轮的配合传递动力，相比于传统的锥齿轮传动，可以减少行星齿轮轴线方向移动误差对传动的影响，设计安装更加方便简单。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的减速器的结构示意图；

图2为图1所示实施例的减速器的部分结构示意图；

图3为图1所示实施例的减速器与动力输入件配合时的传动原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1所示的实施例的减速器包括第一面齿轮1、第二面齿轮2、圆柱行星齿轮3和行星架4。第一面齿轮1用于与动力输入件9驱动连接；第二面齿轮2与第一面齿轮1同轴且齿数不同，第二面齿轮2的齿面与第一面齿轮1的齿面相对，且第一面齿轮1转动时第二面齿轮2相对于第一面齿轮1转动；圆柱行星齿轮3与第一面齿轮1和第二面齿轮2相啮合；行星架4与圆柱行星齿轮3配合，用于在圆柱行星齿轮3的带动下绕第一面齿轮1的轴线转动以向下一级机构输出减速增扭后的转速和转矩。

在减速器工作时，第一面齿轮1在动力输入件9的驱动下转动，可以具有与动力输入件9相同的转速w1。第二面齿轮2的转速为w2，第二面齿轮2可以如图1和图3所示通过中间传动机构5与动力输入件9驱动连接，减速器工作时第二面齿轮2在动力输入件9的驱动下通过中间传动机构5得到与第一面齿轮1不同的转速。

在一些图示未示出的实施例中，第二面齿轮2还可以保持静止，不受动力输入件9驱动，例如第二面齿轮2与减速器壳体保持相对固定，从而在减速器工作时第二面齿轮2的转速w2为0，与第一面齿轮1的转速不同。

在减速器工作时，第一面齿轮1与第二面齿轮2面对面安装，即第一面齿轮1的带轮齿的端面与第二面齿轮2带轮齿的端面相对；第一面齿轮1与第二面齿轮2具有齿数差。圆柱行星齿轮3夹在第一面齿轮1和第二面齿轮2中间，分别与第一面齿轮1和第二面齿轮2啮合，圆柱行星齿轮3可以有1个或者多个，行星架4可以为曲轴状、壳体状等多种形状。如图1所示的行星架4为壳体状，多个圆柱行星齿轮3的齿轮轴31设在行星架4的安装孔41中。在减速器工作时，圆柱行星齿轮3在具有转速差以及具有齿数差的第一面齿轮1和第二面齿轮2的作用下自转和公转，通过公转带动行星架4转动，通过行星架4向外输出转矩和转速。

设行星架4在减速器工作时的转速为wx，则本实施例的减速器的特性方程为：

w1-(1+a)wx+aw2＝0 ……(1)

a＝z2/z1＝(z1-k)/z1 (k≠0) ……(2)

传动比：i＝w1/wx ……(3)

其中，z1为第一面齿轮1的齿数，z2为第二面齿轮2的齿数，a为第二面齿轮2与第一面齿轮1的齿数比，k为第一面齿轮1和第二面齿轮2的齿数差。

根据式(1)、式(2)和式(3)，通过设置第一面齿轮1和第二面齿轮2不同的齿数z1、z2，以及通过设置不同的中间传动机构5使第一面齿轮1和第二面齿轮2具有不同的转速w1和w2，可以得到不同的传动比i。

当中间传动机构5为等转速换向机构时，等转速换向机构使第一面齿轮1的转速与第一面齿轮1的转速大小相同，方向相反。即第二面齿轮2通过等转速换向机构与动力输入件9连接，第二面齿轮2通过等转速换向机构在动力输入件9的驱动下得到转速w2＝-w1。

根据式(1)、式(2)和式(3)，此时减速器的传动比：

i＝(1+a)/(1-a)＝2/(1-a)-1

即，此时i＝2z1/k-1 ……(4)

根据式(4)，当第二面齿轮2与第一面齿轮1为少齿差特征，即k>0，且k较小时，减速器可以获得大的传动比。当第二面齿轮2比第一面齿轮1少1个齿，即k＝1时，可得到减速器的传动比i＝2z1-1。相比于传统的少齿差行星机构更容易获得更大的传动比，也即在同样传动比的要求下，本实施例的减速器可以实现尺寸更小，结构更加紧凑。

面齿轮传动是区别于锥齿轮传动的一种非平行轴齿轮传动形式，面齿轮传动通过圆柱齿轮与面齿轮相啮合进行齿轮传动。本实施例的减速器，通过设计第一面齿轮1和第二面齿轮2的不同齿差以及不同的转速差，可以方便地实现不同传动比下的减速增扭。通过合理地设计第一面齿轮1和第二面齿轮2的齿数差和转速差，还可以使减速器具有较大的传动比，以满足需要大传动比的场合。另外，本实施例减速器的圆柱行星齿轮3安装或者工作在其轴线方向上产生移动误差时，由于圆柱行星齿轮3与第一面齿轮1和第二面齿轮2配合传递动力，没有传统的锥齿轮传动的锥顶重合要求，可以减少行星齿轮轴线方向产生移动误差时对传动的影响，设计安装更加方便简单。另外，本实施例减速器由于采用面齿轮传动，重合度大，传动比波动小。当圆柱行星齿轮3为直齿圆柱齿轮时，圆柱行星齿轮3上无轴向力作用，从而可以简化支撑，使减速器的结构更加地简单和紧凑。另外，本实施例的减速器采用两个面齿轮面对面近似对称安装布置形式，在工作时可实现动力传递过程中的误差相互补偿，例如第一面齿轮1和第二面齿轮2在传动时均存在啮合间隙，由于两者面对面近似对称的布置，两者的啮合间隙对传动精度的影响，可以一定程度上耦合补偿，从而提高了减速器的传动精度。

在一些实施例中，第二面齿轮2用于与动力输入件9驱动连接。即本实施例的减速器在工作时第二面齿轮2转动。

在一些实施例中，减速器包括输入轴6和中间传动机构5。输入轴6与第一面齿轮1固定连接，用于与动力输入件9驱动连接，中间传动机构5连接在输入轴6与第二面齿轮2之间，以使第二面齿轮2与动力输入件9驱动连接。本实施例中，第一面齿轮1通过输入轴6与动力输入件9间接驱动连接，可以使第一面齿轮1与动力输入件9的驱动连接更加方便。另外，通过在输入轴6与第二面齿轮2之间设置中间传动机构5，可以使中间传动机构5的设置更加方便。输入轴6与第一面齿轮1之间的固定连接，可以如图2所示，通过设置与第一面齿轮1固定连接的轮毂7，然后轮毂7通过键槽71与输入轴6固定连接。

在一些实施例中，如图1和图3所示，等转速换向机构包括固定架50、第一齿轮51、第二齿轮52、第三齿轮53、第四齿轮54和第五齿轮55。固定架50可以是壳体，第一齿轮51、第二齿轮52、第三齿轮53、第四齿轮54和第五齿轮55可以均设在该壳体内。第一齿轮51与输入轴6同轴且相对固定连接；第二齿轮52的转轴设在固定架50上，与第一齿轮51外啮合；第三齿轮53的转轴设在固定架50上，与第二齿轮52外啮合；第四齿轮54与第三齿轮53同轴且相对固定；第五齿轮55与第四齿轮54外啮合，且与第二面齿轮2同轴且相对固定。第一面齿轮1的输入轴6与动力输入件9固定连接，固定架50可以通过固定孔500固定到动力输入件9的壳体上。通过设置第一齿轮51、第三齿轮53齿数相同、第一齿轮51、第二齿轮52和第三齿轮53模数相同，第四齿轮54与第五齿轮55模数相同且两者中心距等于第一齿轮51和第三齿轮53的中心距，即可实现在工作时第二面齿轮2的转速与第一面齿轮1的转速大小相等，方向相反。

在一些实施例中，在图3所示的结构中，通过改变第一齿轮51、第二齿轮52、第三齿轮53、第四齿轮54和第五齿轮55的齿数大小即可以改变第二面齿轮2的转速w2与第一面齿轮1的转速w1的大小关系，例如使w2的大小大于w1。在一些实施例中，在图3所示的结构中，在第一齿轮51和第三齿轮53之间再增加惰轮即可调整第二面齿轮2的转速方向，即中间传动机构可以设计为多种形式。

在一些实施例中，如图1所示，减速器包括多个圆柱行星齿轮3，行星架4与多个圆柱行星齿轮3配合，行星架4包括与多个圆柱行星齿轮3的齿轮轴连接的壳体架，壳体架为壳体状的行星架4，壳体架与第一面齿轮1同轴且相对转动；壳体架用于与输入轴6同轴且相对密封转动；壳体架相对于输入轴6和中间传动机构5同轴且可相对转动；壳体架、输入轴6和中间传动机构5的固定架形成密封腔，第一面齿轮1、圆柱行星齿轮3和第二面齿轮2位于所述密封腔内。如图1所示，壳体架可以通过与中间传动机构5的壳体相对密封转动，中间传动机构5的壳体与输入轴6相对密封转动，来形成密封腔，从而可以使减速器具有良好地密封性，有助于保持减速器的工作精度。壳体架壳体架壳体架的端部设有连接部，可以方便地与下一传动机构连接，方便减速器减速增扭后的动力输出。

在一些实施例中，减速器还包括回转轴承42，回转轴承42包括第一回转轴承和/或第二回转轴承。第一回转轴承沿第一面齿轮1轴线方向设在第一面齿轮1的轴向端面与壳体架内壁间；第二回转轴承沿第一面齿轮1轴线方向设在第二面齿轮2的轴向端面与壳体架内壁间。本实施例中，通过设置回转轴承42，有助于保证第一面齿轮1和/或第二面齿轮2工作时转动的稳定可靠性。回转轴承42可以是设置在壳体架内壁与第一面齿轮1和/或第二面齿轮2之间的滑动轴承。

在一些实施例中，如图1、图2所示，减速器还包括内圈围绕输入轴6设置的支撑轴承8，圆柱行星齿轮3的齿轮轴靠近输入轴6的一端连接在支撑轴承8的外圈上。支撑轴承8的内圈可以如图所示设置在轮毂7上。本实施例通过设置支撑轴承8，可以提高圆柱行星齿轮3自转和公转的稳定可靠性。支撑轴承8可以是辊子轴承，例如圆柱辊子轴承，内圈安装在轮毂7上，外圈与圆柱行星齿轮3的齿轮轴相配合。

在一些实施例中，第一面齿轮1和第二面齿轮2为摆线齿轮。通过将第一面齿轮1和第二面齿轮2设计为摆线齿轮，圆柱行星齿轮3为与两者共轭配合的行星齿轮。相比传统渐开线面齿轮的传动，有助于使第一面齿轮1和第二面齿轮2的传动减小接触应力，改善磨损的均匀性、提高齿廓的重合度，有利于弯曲强度的改善、减少根切现象，有助于提高传动效率。

在一些实施例中，第二面齿轮2比第一面齿轮1少1个齿。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (11)

1.一种减速器，其特征在于，包括：

第一面齿轮(1)，用于与动力输入件(9)驱动连接；

第二面齿轮(2)，与所述第一面齿轮(1)同轴且齿数不同，所述第二面齿轮(2)的齿面与所述第一面齿轮(1)的齿面相对，且所述第一面齿轮(1)转动时所述第二面齿轮(2)相对于所述第一面齿轮(1)转动；

圆柱行星齿轮(3)，与所述第一面齿轮(1)和所述第二面齿轮(2)相啮合；

行星架(4)，与所述圆柱行星齿轮(3)配合，用于在所述圆柱行星齿轮(3)的带动下绕所述第一面齿轮(1)的轴线转动以输出动力。

2.如权利要求1所述的减速器，其特征在于，所述第二面齿轮(2)用于与所述动力输入件(9)驱动连接。

3.如权利要求2所述的减速器，其特征在于，所述减速器包括：

输入轴(6)，与所述第一面齿轮(1)固定连接，用于与所述动力输入件(9)驱动连接；

中间传动机构(5)，连接在所述输入轴(6)与所述第二面齿轮(2)之间，所述第二面齿轮(2)与所述动力输入件(9)通过所述中间传动机构(5)驱动连接。

4.如权利要求3所述的减速器，其特征在于，所述中间传动机构(5)包括等转速换向机构，所述等转速换向机构使所述第二面齿轮(2)的转速与所述第一面齿轮(1)的转速大小相同，方向相反。

5.如权利要求4所述的减速器，其特征在于，所述等转速换向机构包括：

固定架(50)；

第一齿轮(51)，与所述输入轴(6)同轴且相对固定连接；

第二齿轮(52)，所述第二齿轮(52)的转轴设在所述固定架(50)上，所述第二齿轮(52)与所述第一齿轮(51)外啮合；

第三齿轮(53)，所述第三齿轮(53)的转轴设在所述固定架(50)上，所述第三齿轮(53)与所述第二齿轮(52)外啮合；

第四齿轮(54)，与所述第三齿轮(53)同轴且相对固定；

第五齿轮(55)，与所述第四齿轮(54)外啮合，且与所述第二面齿轮(2)同轴且相对固定。

6.如权利要求1所述的减速器，其特征在于，所述减速器包括多个所述圆柱行星齿轮(3)，所述行星架(4)与所述多个圆柱行星齿轮(3)配合。

7.如权利要求3所述的减速器，其特征在于，所述行星架(4)包括与所述圆柱行星齿轮(3)的齿轮轴连接的壳体架，所述壳体架与所述第一面齿轮(1)和所述第二面齿轮(2)同轴且相对转动；所述壳体架上设有用于动力输出的连接部；所述壳体架相对于所述输入轴(6)和所述中间传动机构(5)同轴且可相对转动；所述壳体架、所述输入轴(6)和所述中间传动机构(5)的固定架(50)形成密封腔，所述第一面齿轮(1)、所述圆柱行星齿轮(3)和所述第二面齿轮(2)位于所述密封腔内。

8.如权利要求7所述的减速器，其特征在于，所述减速器还包括：

第一回转轴承，沿所述第一面齿轮(1)轴线方向设在所述第一面齿轮(1)的轴向端面与所述壳体架内壁间；和/或

第二回转轴承(42)，沿所述第一面齿轮(1)轴线方向设在所述第二面齿轮(2)的轴向端面与所述壳体架内壁间。

9.如权利要求1所述的减速器，其特征在于，所述减速器还包括内圈围绕所述输入轴(6)设置的支撑轴承(8)，所述圆柱行星齿轮(3)的齿轮轴靠近所述输入轴(6)的一端连接在所述支撑轴承(8)的外圈上。

10.如权利要求1至9任一所述的减速器，其特征在于，所述第一面齿轮(1)和所述第二面齿轮(2)为摆线齿轮。

11.如权利要求1至9任一所述的减速器，其特征在于，所述第二面齿轮(2)比所述第一面齿轮(1)少1个齿。