CN113339464B - 大传动比行星齿轮柔性滤波变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大传动比行星齿轮柔性滤波变速器,行星轮的下端同时与太阳轮外齿和壳体第一安装部的内齿啮合；齿圈组合体自内而外包括环形的柔轮、连接件和环形的钢轮，在柔轮与钢轮之间留有环形间距，连接件均布在环形间距内并将柔轮和钢轮连接；柔轮具有与行星轮上端啮合的内齿，并且柔轮的分度圆比第一安装部内齿的分度圆小，使柔轮与行星轮啮合的部位发生变形凸出柔轮的外圆。这样利用太阳轮、行星轮和壳体构成一级变速，同时行星轮与齿圈组合体构成二级变速，并且齿圈组合体采用柔轮、连接件、钢轮的结构形式，提供了一种可实现径向滤波和过载保护的大传动比行星齿轮柔性滤波变速器。

Description

大传动比行星齿轮柔性滤波变速器

技术领域

本发明属于变速器技术领域。

背景技术

目前,行星变速器具有传动效率大，传动精度高等优点。但行星变速器均存在无法消除启动过程中的径向冲击及因与联轴器连接中因磨损或者无法完全同轴而出现的径向偏斜波动，进而影响变速器的寿命、精度与承载等。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种可实现径向滤波的大传动比行星齿轮柔性滤波变速器。

本发明的技术方案如下：一种大传动比行星齿轮柔性滤波变速器,包括壳体，在所述壳体内下部设置有具有内齿的第一安装部；还包括太阳轮、行星架和行星轮，所述行星架安装在太阳轮上，行星轮的下端同时与太阳轮外齿和第一安装部的内齿啮合；还包括齿圈组合体，所述齿圈组合体包括环形的柔轮、连接件和环形的钢轮，所述柔轮位于钢轮的环内，在柔轮与钢轮之间留有环形间距，在环形间距内沿环向均布有多个连接件，所述连接件将柔轮和钢轮连接；所述柔轮具有与行星轮上端啮合的内齿，并且柔轮的分度圆比第一安装部内齿的分度圆小，使柔轮与行星轮啮合的部位发生变形凸出柔轮的外圆。

采用上述结构，主要具有以下优点：

一、太阳轮、行星轮下端和第一安装部内齿构成一级变速，行星轮上端与齿圈组合体构成二级变速，太阳轮轴和齿圈组合体的钢轮分别作为两传动端口，从而实现大传动比变速；

二、由于齿圈组合体的柔轮与钢轮之间留有环形间距并通过连接件连接，柔轮的分度圆比第一安装部的分度圆小，柔轮与行星轮的啮合部发生变形凸出，柔轮的变形和柔轮外的环形间距双管齐下，使齿圈组合体具有过滤径向冲击的作用，可滤掉径向瞬时冲击与实时振动，实现纯周向旋转输出，有利于降低运行噪声、提高行星变速器的承载能力与寿命；

三、柔轮、钢轮和连接件之间的连接可采用可拆卸连接，从而一方面可根据实际工况选择不同的材质，使齿圈组合体兼具内圈的柔性和外圈的刚性；另一方面过载情况下可通过牺牲连接件保护造价更高的柔轮和钢轮，以提高柔轮和钢轮的使用寿命；

四、由于柔轮与钢轮之间设有环形间距并通过连接件连接，环形间距可以分担柔轮变形，从而使柔轮变形量减少，由于更少的变形任务，在柔轮材质选择和处理时即可适当提高柔轮的刚性，进而有利于提高柔轮的寿命和变速器的承载能力。

所述连接件包括连为一体的连接部、第一固结部和第二固结部，所述连接部由薄壁体构成，所述第一固结部和第二固结部分别与柔轮和钢轮可拆卸地固定连接。这样一来，当变速器过载或产生较大的周向冲击时，薄壁体先于柔轮和钢轮破坏，而连接件与柔轮和钢轮之间的可拆卸连接，使连接件可更换，从而可通过牺牲连接件，保护成本更高的柔轮和钢轮。

作为优选之一，所述连接部的薄壁体呈与柔轮同轴的弧形片状。连接件的生产容易、生产成本低，并且连接件整体近似于“Z”形，具有方向性，适用于单一转动方向的传动。

作为另一种优选，所述连接部的薄壁体断面呈“X”形。连接件的整体强度更高，并且不具有方向性，适用于不限定转动方向的传动。

作为又一种优选，所述连接部的薄壁体断面呈菱形。连接件的整体强度较高，并且不具有方向性，适用于不限定转动方向的传动。

所述壳体内上部还设有与第一安装部同轴的第二安装部，第二安装部与第一安装部之间呈台阶面过渡，所述齿圈组合体位于壳体的第二安装部内，并且所述第二安装部的环形周侧壁上设有第一环槽，所述钢轮的外圆周壁上设有与第一环槽相对的第二环槽，在第一环槽与第二环槽之间卡装有滚珠。这样一来齿圈组合体直接安装在壳体的第二安装部内，并通过第一安装部与第二安装部之间的台阶面限位，壳体和钢轮可与滚珠直接构成轴承结构，使变速器整体结构更加紧凑，尤其适用于机器人领域。

所述钢轮远离第一安装部的一端周向延展形成挡环部。挡环部可以对滚珠进行遮蔽保护。

所述钢轮上均布有多个连接孔。用于输出轴或者输入轴连接。

作为优选，所述行星轮周向均布有三个。

有益效果：本发明利用太阳轮、行星轮和壳体构成一级变速，同时行星轮与齿圈组合体构成二级变速，并且齿圈组合体采用柔轮、连接件、钢轮的结构形式，从而提供了一种可实现径向滤波和过载保护的大传动比行星齿轮柔性滤波变速器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例的一级传动结构示意图。

图2为本发明实施例的二级传动结构示意图。

图3为本发明实施例的壳体结构示意图。

图4为本发明实施例的柔轮结构示意图。

图5为本发明实施例的连接件结构示意图。

图6为本发明实施例的钢轮结构示意图。

图7为图6的仰视结构示意图。

图8为本发明实施例的齿圈组合体结构示意图。

图9为本发明实施例的二级传动示意图。

图10为本发明实施例采用“X”形薄壁体的齿圈组合体结构示意图。

图11为本发明实施例采用菱形薄壁体的齿圈组合体结构示意图。

附图标记：壳体1、第一安装部111、第二安装部112、第一环槽112a、台阶面113、太阳轮2、行星轮3、行星架4、滚珠5、钢轮6、连接孔6a、第二环槽6b、挡环部6c、连接件7、第一固结部711、第二固结部712、连接部713、柔轮8。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供一种大传动比行星齿轮柔性滤波减速器,包括壳体1，在所述壳体1内下部设置有具有内齿的第一安装部111；壳体1内上部设有与第一安装部111同轴的第二安装部112，第二安装部112与第一安装部111之间呈台阶面113过渡。

如图1和图3所示，本实施例还包括太阳轮2、行星架4和行星轮3，所述太阳轮2的轴穿过壳体1下部的安装孔。所述行星架4安装在太阳轮2或太阳轮2的轴上，行星轮3安装在行星架上4，行星轮3的下端同时与太阳轮2外齿和壳体1第一安装部111的内齿啮合，从而形成一级变速。

如图1、图2、图4、图5、图6、图7和图8所示，本实施例还包括齿圈组合体，所述齿圈组合体包括环形的柔轮8、连接件7和环形的钢轮6。所述柔轮8位于钢轮6的环内，在柔轮8与钢轮6之间留有环形间距，在环形间距内沿环向均布有多个连接件7，所述连接件7将柔轮8和钢轮6连接形成齿圈组合体。所述柔轮8具有与行星轮3上端啮合的内齿，并且柔轮8的分度圆比第一安装部111的分度圆小，使柔轮8与行星轮3啮合的部位发生变形凸出柔轮8的外圆，使所述行星轮3与齿圈组合体形成可径向滤波的二级变速。

如图2、图4、图5、图6和图8所示，所述连接件7包括连为一体的连接部713、第一固结部711和第二固结部712。所述连接部713由薄壁体构成，所述第一固结部711和第二固结部712分别与柔轮8和钢轮6可拆卸地固定连接。所述连接部薄壁体的造型不做限定，为了便于加工，本实施例优选所述连接部713的薄壁体呈与柔轮8同轴的弧形片状。所述连接部713的薄壁体断面也可以呈“X”形，如图10所示；还可以呈菱形，如图11所示。所述第一固结部711与柔轮之间的可拆卸连接方式不作限定，可以是在柔轮上设置卡槽、第一固结部上设置延展的卡舌进行卡接，也可以是采用强力胶粘贴连接。所述第二固结部712与钢轮之间的可拆卸连接方式也不作限定，可以是在柔轮上设置卡槽、第一固结部上设置延展的卡舌进行卡接，也可以是采用强力胶粘贴连接。并且，第二固结部与钢轮之间的连接方式、第一固结部与柔轮之间的连接方式，可以不同。

如图2、图3和图7所示，所述齿圈组合体的位于壳体1的第二安装部112内，并且所述第二安装部112的环形周侧壁上设有第一环槽112a，所述钢轮6的外圆周壁上设有与第一环槽112a相对的第二环槽6b，在第一环槽112a与第二环槽6b之间卡装有滚珠5。

如图7所示，所述钢轮6远离第一安装部111的一端周向延展形成挡环部6c。如图2、图6和图8所示，所述钢轮6上均布有多个连接孔6a，所述连接孔6a优选为螺孔，也可以是底部具有沉头台阶孔的过孔。

所述行星轮3、连接件7、滚珠5、连接孔6a的数量均不做限定，本实施例中行星轮3周向均布有3个，连接件7周向均布有7个。

由于本实施例优选连接件7呈具有方向性的类“Z”形造型，尤其适用于作为机器人减速器。下面以减速器为例，结合图9阐述本实施例的工作原理：

本实施例的输入轴是太阳轮轴，钢轮作为输出端，可利用钢轮上的连接孔连接输出轴。太阳轮顺时针转动带动行星轮在壳体内逆时针转动，实现一级减速；行星轮带动齿圈组合体做逆时针转动，实现二级减速；利用柔轮的变形、柔轮与钢轮之间的间距可以对减速器启动和运行过程中的径向冲击进行过滤，从而实现大传动比、低噪音的纯周向旋转输出，显著地提高减速器的使用寿命。并且，连接件呈顺“Z”形布置，使得连接件薄壁部受拉，当减速器过载时，薄壁部被拉断，避免柔轮和钢轮受损，实现过载保护。连接件的材质不做限定，由于造型的设计完全满足过载保护和连接强度实验，连接件完全可以采用与柔轮或者钢轮相同的材质，当然也可以采用性价比更高的材质。并且，齿圈组合体的内圈柔轮与外圈钢轮间隔连接，使齿圈组合体内圈和外圈的材质可根据实际工况独立选择：柔轮需要满足变形和传动要求，可采用现有谐波减速器的柔轮材质，同时由于柔轮与钢轮之间的间隙对柔轮的变形进行了分担，柔轮材质的刚度可适当提高，以提高柔轮的使用寿命；钢轮可采用比柔轮更高强度的材质，比如轴承钢，以提高抗冲击性能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种大传动比行星齿轮柔性滤波变速器,包括壳体，其特征在于：在所述壳体内下部设置有具有内齿的第一安装部；

还包括太阳轮、行星架和行星轮，所述行星架安装在太阳轮上，行星轮的下端同时与太阳轮外齿和第一安装部的内齿啮合；

还包括齿圈组合体，所述齿圈组合体包括环形的柔轮、连接件和环形的钢轮，所述柔轮位于钢轮的环内，在柔轮与钢轮之间留有环形间距，在环形间距内沿环向均布有多个连接件，所述连接件将柔轮和钢轮连接；所述柔轮具有与行星轮上端啮合的内齿，并且柔轮的分度圆比第一安装部内齿的分度圆小，使柔轮与行星轮啮合的部位发生变形凸出柔轮的外圆；

所述连接件包括连为一体的连接部、第一固结部和第二固结部，所述连接部由薄壁体构成，所述第一固结部和第二固结部分别与柔轮和钢轮可拆卸地固定连接。

2.根据权利要求1所述的大传动比行星齿轮柔性滤波变速器，其特征在于：所述连接部的薄壁体呈与柔轮同轴的弧形片状。

3.根据权利要求1所述的大传动比行星齿轮柔性滤波变速器，其特征在于：所述连接部的薄壁体断面呈“X”形。

4.根据权利要求1所述的大传动比行星齿轮柔性滤波变速器，其特征在于：所述连接部的薄壁体断面呈菱形。

5.根据权利要求1-4任一所述的大传动比行星齿轮柔性滤波变速器，其特征在于：所述壳体内上部还设有与第一安装部同轴的第二安装部，所述第二安装部与第一安装部之间呈台阶面过渡，所述齿圈组合体位于壳体的第二安装部内，并且所述第二安装部的环形周侧壁上设有第一环槽，所述钢轮的外圆周壁上设有与第一环槽相对的第二环槽，在第一环槽与第二环槽之间卡装有滚珠。

6.根据权利要求5所述的大传动比行星齿轮柔性滤波变速器，其特征在于：所述钢轮远离第一安装部的一端周向延展形成挡环部。

7.根据权利要求1所述的大传动比行星齿轮柔性滤波变速器，其特征在于：所述钢轮上均布有多个连接孔。

8.根据权利要求1所述的大传动比行星齿轮柔性滤波变速器，其特征在于：所述行星轮周向均布有三个。