CN205534042U - 一种封闭式谐波行星齿轮减速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种封闭式谐波行星齿轮减速器，包括第一级谐波齿轮传动机构、第二级行星齿轮传动机构和第三级行星齿轮传动机构，第一级谐波齿轮传动机构包括设置在减速器壳体内用于接收动力的波发生器，波发生器上从内向外依次套接柔轮和刚轮；柔轮同轴连接第二级行星齿轮传动机构的第一太阳轮；第二级行星齿轮传动机构的第一行星架连接第三级行星齿轮传动机构的第二太阳轮；本实用新型中刚轮固定，波发生器输入，柔轮输出作为第二级行星齿轮传动机构的输入，第二级行星齿轮传动机构的输出又作为第三级行星齿轮传动机构的输入，最终通过第三级行星齿轮传动机构输出。本实用新型采用谐波传动与行星传动相结合的结构，传动比较大且体积小。

Description

一种封闭式谐波行星齿轮减速器

【技术领域】

本实用新型涉及减速器领域，具体涉及一种封闭式谐波行星齿轮减速器。

【背景技术】

减速器是原动机与工作机之间的独立的闭式传动装置。用来降低转速和增大扭矩，以满足工作需要。目前，国内减速机的主要类型有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮—蜗杆减速器、行星齿轮减速器等。行星减速器以其传动比大、传动效率高、结构紧凑等优点广泛应用于各个领域中。但当所需的传动比过大时，单独采用行星轮系结构导致了减速箱的体积过大，局限了其使用范围。并且行星传动结构复杂、零件多、体积大、生产成本高。

【发明内容】

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种封闭式谐波行星齿轮减速器，在保留大传动比的同时，减小体积。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

包括设置在减速器壳体内用于接收动力的波发生器，波发生器上从内向外依次套接柔轮和刚轮，组成第一级谐波齿轮传动机构；柔轮同轴连接第一太阳轮；减速器壳体前端设置电机接口，刚轮固定安装在电机接口的内壁上；

减速器壳体内壁上一体设置有环绕在第一太阳轮外部的第一内齿轮，第一太阳轮和第一内齿轮之间设置有第一行星轮组，第一行星轮组中的每个行星轮均连接第一行星架，形成第二级行星齿轮传动机构；

第一行星架同轴连接第二太阳轮，减速器壳体内壁上还一体设置有环绕在第二太阳轮外部的第二内齿轮，第二太阳轮和第二内齿轮之间设置有第二行星轮组，第二行星轮组中的每个行星轮均连接用于输出动力的第二行星架，形成第三级行星齿轮传动机构。

进一步地，波发生器采用滚动摩擦式波发生器。

进一步地，柔轮采用杯形柔轮。

进一步地，柔轮齿数为200，刚轮齿数为202。

进一步地，第二级行星齿轮传动机构和第三级行星齿轮传动机构均采用2K—H(A)型式。

进一步地，第一太阳轮、第一行星轮组、第一内齿轮、第二太阳轮、第二行星轮组和第二内齿轮均采用直齿圆柱齿轮。

进一步地，第一太阳轮的齿数为12，第一行星轮组中的行星轮齿数均为30，第一内齿轮的齿数为72；第二太阳轮的齿数为36，第二行星轮组中的行星轮齿数均为18，第二内齿轮的齿数为72。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型包括第一级谐波齿轮传动机构、第二级行星齿轮传动机构和第三级行星齿轮传动机构，第一级谐波齿轮传动机构采用刚轮固定，波发生器输入，柔轮输出的形式，可大大提高减速器的传动比。第一级谐波齿轮传动机构的输出作为第二级行星齿轮传动机构的输入，第二级行星齿轮传动机构的输出又作为第三级行星齿轮传动机构的输入，最终通过第三级行星齿轮传动机构的第二行星架输出。本实用新型采用谐波传动与行星传动相结合的方式，具有结构紧凑、体积小、重量轻、承载能力大、传动精度高等特点。同时，两级行星齿轮传动机构的内齿轮与减速器壳体为一体，在保持大的传动比的前提下缩小了整个减速器的体积。

进一步地，本实用新型通过采用滚动摩擦式波发生器，在传动中获得滚动摩擦，摩擦系数小，效率高。

进一步地，本实用新型中两级行星齿轮传动机构均采用2K—H(A)型式，该型式的行星传动具有结构紧凑，体积小，结构紧凑，重量轻，传递效率高等特点。

进一步地，本实用新型通过采用特定齿数的第二级行星齿轮传动机构，行星传动满足定传动比条件、装配条件、同心条件与邻接条件，传动比可达2100。

【附图说明】

图1是本实用新型的剖视图。

图2是本实用新型的结构简图。

图3是本实用新型的外部结构示意图。

图4是本实用新型的第二级行星齿轮传动机构的剖视图。

图5是本实用新型的第三级行星齿轮传动机构的剖视图。

其中：1-波发生器；2-柔轮；3-刚轮；4-第一太阳轮；5-第一行星轮组；6-第一行星架；7-第一内齿轮；8-第二太阳轮；9-第二行星轮组；10-第二行星架；11-第二内齿轮；12-电机接口；13-减速器壳体。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

如图1至图5所示，本实用新型包括设置在减速器壳体13内接收动力的用于接收动力的波发生器1，波发生器1上从内向外依次套接柔轮2和刚轮3，组成第一级谐波齿轮传动机构；柔轮2同轴连接第一太阳轮4。

减速器壳体13内壁上还一体设置有环绕在第一太阳轮4外部的第一内齿轮7，第一太阳轮4和第一内齿轮7之间设置有第一行星轮组5，第一行星轮组5中的每个行星轮均连接第一行星架6，第一太阳轮4、第一行星轮组5和第一内齿轮7形成第二级行星齿轮传动机构。

第一行星架6同轴连接第二太阳轮8，减速器壳体13内壁上还一体设置有环绕在第二太阳轮8外部的第二内齿轮11，第二太阳轮8和第二内齿轮11之间设置有第二行星轮组9，第二行星轮组9中的每个行星轮均连接第二行星架10，第二太阳轮8、第二行星轮组9、第二行星架10和第二内齿轮11形成第三级行星齿轮传动机构。

波发生器1与电机输出轴相连，作为减速器的输入端A，用于接收动力。柔轮2采用杯形柔轮。减速器壳体13前端设置电机接口12，刚轮3固定安装在电机接口12内壁上，波发生器1主动，刚轮3固定，柔轮2输出。柔轮2输出端与第二级行星齿轮传动机构的第一太阳轮4相连，作为第二级行星齿轮传动机构的输入端。第一内齿轮7、第二内齿轮11与减速器壳体13为一体，固定不动，第一太阳轮4输入，第一行星轮组5既绕中心轴转动，又绕自身轴转动，第一内齿轮7固定，第一行星架6输出。同时，第一行星架的输出端又作为第三级行星齿轮传动机构的输入，与第三级行星齿轮传动机构的第二太阳轮8相连，第二太阳轮8输入，第二内齿轮11固定，第二行星架10输出并作为整体减速器的输出端B，用于输出动力。

第二级行星齿轮传动机构和第三级行星齿轮传动机构均采用2K—H(A)型式，该型式的行星传动具有结构紧凑，体积小，重量轻，传递效率高等特点。第一太阳轮4、第一行星轮组5、第一内齿轮7、第二太阳轮8、第二行星轮组9、第二内齿轮11均采用直齿圆柱齿轮。

本实用新型主要的工作过程及原理：在使用过程中，动力由波发生器1一端传入，刚轮3固定，由柔轮2输出，且柔轮2的转动方向与波发生器1的转动方向相反。第一级谐波齿轮传动机构的输出转速作为第二级行星齿轮传动机构的输入，第一太阳轮4与柔轮2同轴，第一内齿轮7固定，第一行星架6输出。第一行星架6的输出端作为第三级行星齿轮传动机构的输入端，并由第二太阳轮8输入，第二太阳轮8与第一太阳轮4同轴，第二内齿轮11固定，第二行星轮组9在第二太阳轮8与第二内齿轮11的带动下，实现了与第二行星轮组9相连的第二行星架10的旋转，最终完成了动力的同轴输出。

当刚轮3和第一内齿轮7、第二内齿轮11固定，波发生器1输入，第二行星架10输出时，本实用新型是单级谐波齿轮传动机构与两级行星齿轮传动机构串联的三级封闭式谐波行星齿轮减速器，根据传动结构，得到本实用新型的减速器的减速比计算公式为

i＝i₁×i₂×i₃ (1)

第一级谐波齿轮传动机构的传动比i₁计算公式为

$i_1=-\frac{Z_R}{Z_G-Z_R}=-\frac{Z_R}{n}---\left(2\right)$

式(2)中，Z_R为柔轮2的齿数；Z_G为刚轮3的齿数；n为波数。

第二级行星齿轮传动机构的传动比i₂的计算公式为

$i_2=1+p_1=1+\frac{Z_{b_1}}{Z_{a_1}}---\left(3\right)$

式(3)中，p₁为行星齿轮机构的特性参数；为第一内齿轮7的齿数；为第一太阳轮4的齿数。

第三级行星齿轮传动机构的传动比i₃计算公式为

$i_3=1+p_2=1+\frac{Z_{b_2}}{Z_{a_2}}---\left(4\right)$

式(4)中，p₂为行星齿轮机构的特性参数；为第二内齿轮11的齿数；为第二太阳轮8的齿数。

综上所述，该封闭谐波行星减速器的传动比计算公式为

$i=-\frac{Z_R}{n}(1+\frac{Z_{b_1}}{Z_{a_1}})(1+\frac{Z_{b_2}}{Z_{a_2}})---\left(5\right)$

式中的负号“-”表示作为输出件的第二行星架10的转向与作为输入件的波发生器1的转向相反，即第二行星架10的角速度w₁₀与波发生器1的角速度w₁的转向相反。

本实用新型具体实施例如下：第一级谐波齿轮传动机构中，刚轮3齿数为202，柔轮2齿数为200，波发生器1采用积极控制式波发生器中的滚动摩擦式波发生器，其特点是在椭圆轮的外面，套装有薄壁滚动轴承，使其在传动中获得滚动摩擦，摩擦系数小，效率高。波发生器1输入，刚轮3固定，柔轮2输出。对于行星齿轮传动，均采用直齿圆柱齿轮行星传动。当压力角为20°时，不发生根切的最少齿数是17。第二级行星齿轮传动机构中，设定太阳轮4的齿数为12，行星轮组5中的行星轮齿数为30，第一内齿轮7的齿数为72。由于太阳轮的齿数小于17，需要对太阳轮4、行星轮组5中的行星轮和第一内齿轮7进行变位，在此采用高度变位，经计算，选取太阳轮4的变位系数为0.31，行星轮和第一内齿轮7的变位系数均为-0.31。第三级行星齿轮传动机构中，设定太阳轮8的齿数为36，行星轮组9中的各行星轮齿数是18，内齿圈7的齿数为72。两级行星齿轮传动机构均满足定传动比条件、装配条件、同心条件与邻接条件。根据传动比计算公式，得到传动比i＝2100。

若本实用新型内的行星传动的所有齿轮的模数为1，则在减速器中，最大分度圆直径为72mm。而市面上传动比达到2100的行星减速器大多是多级行星传动相结合或者采用大齿数的内齿轮，小齿数的太阳轮来提高行星减速器的传动比。比如一种现有的行星减速器，采用四组行星齿轮传动相串联的方式达到传动比为2100，第一级行星齿轮传动传动比为10，太阳轮齿数为30，内齿轮齿数为270，行星轮个数为6，齿数为120。第二级行星齿轮传动传动比也为10，太阳轮齿数为30，内齿轮齿数为270，行星轮个数为6，齿数为120。第三级行星齿轮传动传动比为7，太阳轮齿数为,20，内齿轮齿数为120，行星轮个数为4，齿数为50。第四级行星齿轮传动传动比为3，太阳轮齿数为36，内齿轮齿数为72，行星轮个数为6，齿数为18。所有行星齿轮传动均满足定传动比条件，同心条件，装配条件及邻接条件。若所有齿轮模数均为1mm，则该行星减速器的齿轮最大分度圆直径是270mm，远大于本实用新型。

所以相较于市面上传动比达到2100的行星齿轮减速器，本实用新型的减速器的体积大大减小了。

本实用新型采用谐波传动与行星传动相结合的结构，由于该封闭齿轮减速器采用了具有多个轮齿啮合的谐波齿轮传动，具有传动比大、体积小的特点，行星齿轮传动采用了2K-H(A)型即NGW型传动形式，这种型式的行星传动具有体积小、结构紧凑，的特点，故使其整体具有结构紧凑、体积小、重量轻、承载能力大、传动精度高等特点。尤其是在保证装置体积小的前提下，大大提高了减速器的传动比。

Claims (7)

1.一种封闭式谐波行星齿轮减速器，其特征在于：包括设置在减速器壳体(13)内用于接收动力的波发生器(1)，波发生器(1)上从内向外依次套接柔轮(2)和刚轮(3)，组成第一级谐波齿轮传动机构；柔轮(2)同轴连接第一太阳轮(4)；减速器壳体(13)前端设置电机接口(12)，刚轮(3)固定安装在电机接口(12)的内壁上；

减速器壳体(13)内壁上一体设置有环绕在第一太阳轮(4)外部的第一内齿轮(7)，第一太阳轮(4)和第一内齿轮(7)之间设置有第一行星轮组(5)，第一行星轮组(5)中的每个行星轮均连接第一行星架(6)，形成第二级行星齿轮传动机构；

第一行星架(6)同轴连接第二太阳轮(8)，减速器壳体(13)内壁上还一体设置有环绕在第二太阳轮(8)外部的第二内齿轮(11)，第二太阳轮(8)和第二内齿轮(11)之间设置有第二行星轮组(9)，第二行星轮组(9)中的每个行星轮均连接用于输出动力的第二行星架(10)，形成第三级行星齿轮传动机构。

2.根据权利要求1所述的一种封闭式谐波行星齿轮减速器，其特征在于：波发生器(1)采用滚动摩擦式波发生器。

3.根据权利要求1所述的一种封闭式谐波行星齿轮减速器，其特征在于：柔轮(2)采用杯形柔轮。

4.根据权利要求1所述的一种封闭式谐波行星齿轮减速器，其特征在于：柔轮(2)齿数为200，刚轮(3)齿数为202。

5.根据权利要求1所述的一种封闭式谐波行星齿轮减速器，其特征在于：第二级行星齿轮传动机构和第三级行星齿轮传动机构均采用2K—H(A)型式。

6.根据权利要求1所述的一种封闭式谐波行星齿轮减速器，其特征在于：第一太阳轮(4)、第一行星轮组(5)、第一内齿轮(7)、第二太阳轮(8)、第二行星轮组(9)和第二内齿轮(11)均采用直齿圆柱齿轮。

7.根据权利要求1所述的一种封闭式谐波行星齿轮减速器，其特征在于：第一太阳轮(4)的齿数为12，第一行星轮组(5)中的行星轮齿数均为30，第一内齿轮(7)的齿数为72；第二太阳轮(8)的齿数为36，第二行星轮组(9)中的行星轮齿数均为18，第二内齿轮(11)的齿数为72。