机器人消隙齿轮减速器制造技术

本发明专利技术涉及机器人减速器技术领域，一种机器人消隙齿轮减速器，其特征在于：包括圆壳体及一级与二级减速部件，一级减速部件包括输入轴、太阳轮及行星轮，保证偏心轴转速≤950rpm，二级减速部件包括2～3只均布的偏心轴、第一、第二外齿轮、内齿圈及左、右刚性盘，外齿轮与内齿圈间的径向间隙Δj＝0.5δ+0.005～0.02(mm)，偏心轴的两偏心段相位差等于179.81°～179.934°、二外齿轮上两组共六圆孔设在同一圆周上间隔均布，第一轴承为龙氏合金滑动轴承，第三轴承10为薄壁密封四点接触球轴承或交叉滚子轴承。有益效果：(1)结构简单，加工方便；(2)具有良好的润滑状态；(3)具有良好的动态性能；(4)正、转时，能实现回差≤1～3弧分。

【技术实现步骤摘要】
机器人消隙齿轮减速器
本专利技术涉及机器人减速器
，尤其涉及一种基于“消隙齿轮”原理、工艺性好及回差≤1～3弧分的机器人消隙齿轮减速器。
技术介绍
朱孝录教授《齿轮传动设计手册》说：“RV减速器中针齿销半径误差、针齿销孔周向位置误差及……等对回差影响最大。”(839页)
技术介绍
存在下述三个问题：(一)第二级减速部件‘摆线-针轮’要求很高精度，制造很困难：(1)‘摆线-针轮’要求很高精度：(1-1)《863》RV-250AII减速器样机要求：针销中心圆半径误差±0.0025(mm)、针销半径误差-0.0087～-0.0075(mm)(偏差0.0012mm)、针销与半埋孔配合间隙0.012(mm)、针齿销孔圆周位置度误差±0.005(mm)；(1-2)南京工程学院、南京康尼机电公司《RV减速器回差分析与实验测试研究》要求：针销半径误差0.003(mm)、针销孔配合间隙0.003(mm)、针销孔圆周位置度误差0.005(mm)；(1-3)南通振康总设计师说的：“RV减速机精度达到1μm不难，难的是旋转任意位置都能达到1μm，…”(中国机器人网2017-10-30日专访)(2)‘摆线-针轮’制造很困难：(2-1)‘大连交大-秦川机床’联合体在《863》RV-250AII减速器研制总结中，吴永宽、何卫东、李力行三博士导师及教授级高工方荣说：“RV减速机针齿壳半埋孔是一组半径尺寸很小而精度要求很高的半圆孔，这种长径比大的高精度小半圆孔的加工工艺在常规生产条件下会有很大难度，样机试制中采用了坐标镗削的方法，为了解决半圆孔镗削中刀杆因受力不均易变形的问题，专创了一套工装，在针齿壳零件大圆孔内配套一心胎，使之半圆孔的加工变成整圆孔的镗削，…”(《RV减速机运动精度误差因素及高运动精度工艺保证》)(2-2)《RV减速器制造工艺方法》ZL01103799.3：“针齿壳加工难点是半埋孔，RV250AII样机40-Φ10H7要求相邻孔距小于0.005mm，累计误差0.02mm，孔轴向0.005mm，精度相当于渐开线的3-4级。YK75100磨齿机上增加一小磨头磨削半圆孔。”(2-3)宁波中大力德传动公司《一种摆线减速器针齿壳的内齿加工方法》201210135793.9：“沿环形的针齿壳坯体的内缘首先加工出一圈均匀分布的圆孔；将环形的针齿壳坯体的内缘切除一圈，将已经加工出的圆孔的一半切除从而在环形的针齿壳坯体的内圆形成齿形。”(二)第二级‘摆线-针轮’减速部件结构问题：(1)针轮同摆线轮的理论廓线不是一对共轭曲线；针销与摆线轮系凸-凸啮合，当量半径大，因而接触应力大，承载能力受影响；(2)针销与针齿壳半埋孔润滑不良且为滑动摩擦，因而易使半埋孔磨损，导致回差加大；(3)针轮结构复杂，容易积累误差，难以获得较高精度。(三)第二级‘摆线-针轮’中的摆线轮修形径隙、侧隙过小，如：(1)《国家863高端之RV-250AII型》样机：Rz＝114.5、e＝2.2：Δrz＝-0.004、ΔRz＝-0.008，回差＝0.0896′，径向间隙Δ＝0.004(mm)，侧隙Δc＝0.0015(mm)(2)郑州机械研究所《机器人用精密摆线传动啮合特性及回程间隙分析》：Rz＝64、e＝1.3、Za＝39；ΔRz＝-0.02、Δrz＝-0.01，回差＝0.225′，径隙Δ＝0.01(mm)、侧隙Δc＝0.0021(mm)(3)同济大学《机器人用高精度RV减速器轮齿间隙研究》：RV-40E：Rz＝64、e＝1.30、Za＝39；ΔRz＝-0.008、Δrz＝-0.002，径隙Δ＝0.006(mm)，侧隙ΔC＝0.003(mm)“国内RV减速器脂润滑散热条件不好，运转中各种状况都和热密切相关。要考虑温度的影响，以免因温度过高膨胀卡死。摆线轮是热量的主要来源。”(《RV减速器热-结构耦合分析》)由于以上问题，使国内RV减速器的研制至今未能成功。2016.03.21日，国家三部委109号通知：‘我国至今仍然依靠进口’，通知说：‘要求2020年能达到国外水平’。
技术实现思路
本专利技术系根据《消隙齿轮》原理作出的创新，一种机器人消隙齿轮减速器。《消隙齿轮》具有很高静态和动态精度特性，应用于卫星、导弹等载体时，其回差≈0，比RV减速机1弧分要小很多。《消隙齿轮》不依赖高精度，因而成本低。【技术方案】为解决上述问题所采用的具体技术方案如下：一级减速部件包括输入轴、太阳轮及行星轮，一级减速保证偏心轴转速≤950rpm：二级减速部件包括偏心轴、二外齿轮、内齿圈及左、右刚性盘，偏心轴包括两偏心段，偏心段上设有支承外齿轮的第一轴承，偏心段两侧用第二轴承分别支承在左、右刚性盘周边孔中，左、右刚性盘用第三轴承分别支承在圆壳体两侧内孔，输入轴用第四轴承分别支承在左、右刚性盘中心孔；所述左刚性盘上均布三圆柱凸缘，三圆柱凸缘穿过二外齿轮上第一组等直径三圆孔与右刚性盘内侧止口紧配合、二者连接成刚性体，二外齿轮上另有第二组等直径三圆孔用以装置第一轴承，两组共六圆孔设在同一圆周上间隔均布。外齿轮与内齿圈间隙等于外齿轮热膨胀量一半加補偿量，运转时不会发热卡死。所述偏心轴两偏心段相位差等于179.81°～179.938°，因此，第一轴承支承的二外齿轮之间形成的相位差等于179.81°～179.938°，此时，第一外齿轮轮齿与内齿圈上半区内齿顺时针(或逆时针)一侧靠紧，而第二外齿轮轮齿与内齿圈下半区内齿逆时针(或顺时针)一侧靠紧，根据消隙齿轮原理，从而实现正、反转时回差≤1～3′。所述偏心轴两偏心段相位差等于179.82°～179.936°，因此，第一轴承支承的第一、第二外齿轮之间的相位差等于179.82°～179.936°，正、反转时，回差≤1～3弧分。所述偏心轴两偏心段相位差等于179.83°～179.934°。因此，第一轴承支承的第一、第二外齿轮之间的相位差等于179.83°～179.934°，正、反转时，回差≤1～3弧分。所述第三轴承为薄壁密封四点接触球轴承，承载力大，可同时承受径向与轴向负荷。所述第三轴承为薄壁密封交叉滚子轴承，承载力大，可同时承受径向与轴向负荷。所述第一轴承为龙氏合金滑动轴承，龙氏合金具有自润滑性能，适用于中低速重载场合。【有益效果】(1)内齿圈取代对回差影响最大的、制造难度大、数量众多的针销而简化了结构；(2)径向间隙依据外齿轮膨胀量，运转时不会因发热，使之具有良好的动态性能；(3)国产机床，常规制造精度，成本最低；实现正、转时回差≤1～3弧分。(4)渐开线少齿差传动质量轻，运转平稳，拆装方便，制造工艺简单。【附图说明】图1为本专利技术实施例的结构示意图。【具体实施方式】一种机器人消隙齿轮减速器，其特征在于：包括圆壳体11及置于壳体中的一级减速部件与二级减速部件，圆壳体作为机体是因为圆形壳体轻量化程度、工艺性能最佳，其中：一级减速部件包括输入轴12、太阳轮4及行星轮7，所述连接行星轮7与二级减速部件偏心轴8轴伸端，一级减速后，偏心轴8转速应≤950rpm，目的使传动更平稳；二级减速部件包括2～3只均布的偏心轴8、第一、第二外齿轮13A、13B、内齿圈及左、右刚性盘1、6，所述偏心轴8包括两偏心段，偏心段上设有支承外齿轮的第一轴承5，偏心段两侧用第二轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人消隙齿轮减速器，其特征在于：包括圆壳体(11)及置于壳体中的一级减速部件与二级减速部件，其中：(I)一级减速部件包括输入轴(12)、太阳轮(4)及行星轮(7)，所述行星轮(7)连接二级减速部件偏心轴(8)轴伸端，使一级减速后偏心轴(8)转速≤950rpm；(II)二级减速部件包括2～3只均布的偏心轴(8)、第一、第二外齿轮(13A、13B)、内齿圈及左、右刚性盘(1、6)，所述偏心轴(8)包括两偏心段，偏心段上设有支承外齿轮的第一轴承(5)，偏心段两侧用第二轴承(9)分别支承在左、右刚性盘周边孔中，左、右刚性盘用第三轴承(10)分别支承在圆壳体(11)两侧内孔，所述输入轴(12)用第四轴承(3)分别支承在左、右刚性盘中心孔，所述左刚性盘(1)上均布三圆柱凸缘(2)，三圆柱凸缘(2)穿过第一、第二轮(13A、13B)上第一组等直径三圆孔与右刚性盘(6)内侧止口紧配合、二者连接成一刚性体，二外齿轮上另有第二组等直径三圆孔用以装置第一轴承(5)，两组共六圆孔设在同一圆周上、间隔均布；(III)所述第一、第二外齿轮(13A、13B)与内齿圈之间的径向间隙Δj(mm)等于外齿轮热膨胀量δ(mm)的一半加上補偿量，即：Δj＝0.5δ+0.005～0.02(mm)。...

【技术特征摘要】
1.一种机器人消隙齿轮减速器，其特征在于：包括圆壳体(11)及置于壳体中的一级减速部件与二级减速部件，其中：(I)一级减速部件包括输入轴(12)、太阳轮(4)及行星轮(7)，所述行星轮(7)连接二级减速部件偏心轴(8)轴伸端，使一级减速后偏心轴(8)转速≤950rpm；(II)二级减速部件包括2～3只均布的偏心轴(8)、第一、第二外齿轮(13A、13B)、内齿圈及左、右刚性盘(1、6)，所述偏心轴(8)包括两偏心段，偏心段上设有支承外齿轮的第一轴承(5)，偏心段两侧用第二轴承(9)分别支承在左、右刚性盘周边孔中，左、右刚性盘用第三轴承(10)分别支承在圆壳体(11)两侧内孔，所述输入轴(12)用第四轴承(3)分别支承在左、右刚性盘中心孔，所述左刚性盘(1)上均布三圆柱凸缘(2)，三圆柱凸缘(2)穿过第一、第二轮(13A、13B)上第一组等直径三圆孔与右刚性盘(6)内侧止口紧配合、二者连接成一刚性体，二外齿轮上另有第二组等直径三圆孔用以装置第一轴承(5)，两组共六圆孔设在同一圆周上、间隔均布；(III)所述第一、第二外齿轮(13A、13B)与内齿圈之间的径向间隙Δj(mm)等于外齿轮热膨胀量δ(mm)的一半加上補偿量，即：Δj＝0.5δ+0.005～0.02(mm)。2.根据权利要求1所述机器人消隙齿轮减速器，其特征在于：所述偏心轴(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴声震，
申请(专利权)人：陈伟，
类型：发明
国别省市：浙江,33