齿针双模啮合少齿差行星齿轮副及精密减速器制造技术

本发明专利技术涉及一种齿针双模啮合少齿差行星齿轮副及精密减速器,包括内齿轮和多个外齿轮，所述内齿轮上设有第一圆弧包容槽以及第一曲线齿廓，所述外齿轮上设有第二圆弧包容槽以及第二曲线齿廓，其中所述第一圆弧包容槽内设有第一滚针，所述第二圆弧包容槽内设有第二滚针，所述内齿轮和所述外齿轮在啮合的过程中，包括所述第一滚针和所述第二曲线齿廓的啮合、所述第一滚针和所述第二滚针的啮合、以及所述第一曲线齿廓和所述第二滚针的啮合。本发明专利技术具有多齿、多点、滚动接触特性，有利于减小轮齿载荷，形成动压油膜，误差均化效应显著，有利于提高减速器的承载能力、传动效率和传动精度。

The planetary gear pair with small tooth difference and precision reducer

【技术实现步骤摘要】
齿针双模啮合少齿差行星齿轮副及精密减速器
本专利技术涉及精密传动的
，尤其是指一种齿针双模啮合少齿差行星齿轮副及精密减速器。
技术介绍
随着机械向高效、精密、多功能方向的发展，对齿轮传动的功能和性能提出了更高的要求。如应用于工业机器人领域的精密摆线减速器，要求具有高承载、高精度、高刚度等优良特性。目前，我国精密摆线减速器严重依赖进口，被日本公司所垄断。虽然，国内企业投入了大量物力、财力用于该精密减速器的研制，拥有高档机床和先进设备，机械加工能力可以获得很高的加工精度，减速器系统误差已经全部消除，但仍存在随机加工误差，导致产品在精度保持性、使用寿命和生产成本方面于国外相比仍有很大差距。为了克服上述问题，现有中国专利技术专利(CN108843746A)公开了一种用于机械人的精密减速器，包括减速部，所述减速部包括：偏心轮、摆线轮、及针齿轮；所述摆线轮包括：并列设置的第一摆线轮及第二摆线轮；所述针齿轮包括：针齿壳、设置在针齿壳中的针齿、外圈固定在所述针齿壳上的装设所述针齿的轴承，所述轴承内圈套设在针齿中部，所述针齿环绕所述针齿壳的圆周内壁排列成环形针齿组，所述第一摆线轮和第二摆线轮分别与针齿两端啮合。上述针齿通过轴承支撑与摆线轮滚动传动，减少摆线轮与针齿传动的磨损，虽然提高了摆线针轮减速器的使用寿命，但是偏心轴在使用时，存在偏心相位高精度加工的技术问题，生产成本高，且精度不易保证。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中可靠性差、加工难、成本高的问题，从而提供一种高性能，且加工经济精度高的齿针双模啮合少齿差行星齿轮副及精密减速器。为解决上述技术问题，本专利技术的一种齿针双模啮合少齿差行星齿轮副，包括内齿轮和多个外齿轮，所述内齿轮上设有第一圆弧包容槽以及第一曲线齿廓，所述外齿轮上设有第二圆弧包容槽以及第二曲线齿廓，其中所述第一圆弧包容槽内设有第一滚针，所述第二圆弧包容槽内设有第二滚针，所述内齿轮和所述外齿轮在啮合的过程中，包括所述第一滚针和所述第二曲线齿廓的啮合、所述第一滚针和所述第二滚针的啮合、以及所述第一曲线齿廓和所述第二滚针的啮合。在本专利技术的一个实施例中，所述内齿轮的曲线齿廓∑(x1,y1)，其齿廓方程为：其中，分别为内齿轮转角和外齿轮转角，θ为滚针圆弧角变量，z1为内齿轮齿数，r2为第二圆弧包容槽内第二滚针半径，e为曲柄轴偏心距，R2为第二圆弧包容槽内第二滚针分度圆半径，为啮合界限值。在本专利技术的一个实施例中，所述外齿轮的曲线齿廓Γ(x2,y2)，其齿廓方程为：其中，φ1、φ2分别为内齿轮的转角及外齿轮的转角，z2为外齿轮的齿数。在本专利技术的一个实施例中，所述第一圆弧包容槽内的第一滚针半径r1及分度圆半径R1由以下步骤获得：根据传动装置结构尺寸、传动比，确定外齿轮齿数z1、内齿轮齿数z2以及第二圆弧包容槽内的第二滚针半径r2、分度圆半径R2，初步确定偏心距e的初始值；根据内齿轮和外齿轮的相对运动规律，通过包络方法计算出内齿轮的曲线齿廓方程∑(x1,y1)及外齿轮的曲线齿廓方程Γ(x2,y2)；对内齿轮的曲线齿廓方程∑(x1,y1)在范围内对拟合函数进行求解，得到第一圆弧包容槽内第一滚针半径r1及第一滚针圆心坐标(x0,y0)，其中，(x1i,y1i)为内齿轮齿廓坐标值，n为数据点个数；计算拟合间隙判断拟合间隙与设计间隙C0的大小，如0＜C≤C0，则该组设计参数满足设计要求，确定设计参数R1＝y0、r1，结束设计过程；反之，则需要改变优化参数偏心距e、外齿轮分度圆半径R2，重新计算直到满足设计要求为止。在本专利技术的一个实施例中，所述外齿轮包括第一外齿轮和第二外齿轮，所述第一外齿轮和第二外齿轮成180°相位布置，且所述第一外齿轮和第二外齿轮之间设置有滚针隔离挡圈。本专利技术还提供了一种精密减速器，包括权上述任意一项所述的齿针双模啮合少齿差行星齿轮副、组合式双偏心曲柄轴、渐开线行星齿轮以及中心齿轮轴，其中所述组合式双偏心曲柄轴上安装所述齿针双模啮合少齿差行星齿轮副的外齿轮，所述组合式双偏心曲柄轴包括花键轴，所述渐开线行星齿轮安装在所述花键轴上，所述中心齿轮轴位于所述精密减速器的中心，且所述渐开线行星齿轮与所述中心齿轮轴啮合。在本专利技术的一个实施例中，所述组合式双偏心曲柄轴还包括第一内花键轴套、第二内花键轴套，第一内花键偏心套、第二内花键偏心套，其中所述第一内花键轴套、第二内花键轴套，第一内花键偏心套、第二内花键偏心套均安装在所述花键轴上，且所述组合式双偏心曲柄轴支撑在行星架上。在本专利技术的一个实施例中，所述第一内花键偏心套与所述第二内花键偏心套成180°相位布置，且与所述花键轴均具有偶数齿，所述第一内花键偏心套与所述第二内花键偏心套的外圆均为带单挡边的轴承滚道。在本专利技术的一个实施例中，所述行星架包括第一端盘和第二端盘，且所述第一端盘和所述第二端盘支撑在所述内齿轮的内部。在本专利技术的一个实施例中，所述渐开线行星齿轮具有内花键，与所述花键轴齿数相等并配合使用。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术所述的齿针双模啮合少齿差行星齿轮副及精密减速器，包括内齿轮和多个外齿轮，所述内齿轮上设有第一圆弧包容槽以及第一曲线齿廓，所述外齿轮上设有第二圆弧包容槽以及第二曲线齿廓，其中所述第一圆弧包容槽内设有第一滚针，所述第二圆弧包容槽内设有第二滚针，所述内齿轮和所述外齿轮在啮合的过程中，包括所述第一滚针和所述第二曲线齿廓的啮合、所述第一滚针和所述第二滚针的啮合、以及所述第二滚针和所述第一曲线齿廓的啮合，形成“滚针-滚针”、“齿廓-滚针”双模啮合齿轮副，由于所述齿轮副具有多齿同时接触、单齿上多点啮合、滚针滚动接触等优点，从而有利于提高减小齿轮上的啮合力，形成动压油膜，有利于提高减速器的承载能力和传动效率；另外，所述齿轮副在载荷作用下产生的接触变形和运动磨损，使所有齿廓随机误差将趋近于误差平均值，误差均化效应明显，传动精度高；再者，可通过选配不同加工精度的滚针调整啮合间隙，因此无需进行齿廓修形。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1是本专利技术齿针双模啮合少齿差行星齿轮副的示意图；图2是本专利技术“齿廓-滚针”啮合局部放大图；图3是本专利技术“滚针-滚针”齿顶啮合局部放大图；图4是本专利技术“滚针-滚针”齿侧啮合局部放大图；图5是本专利技术精密减速器的装配图；图6是本专利技术精密减速器的剖视图；图7是本专利技术组合式双偏心曲柄轴的示意图；图8是本专利技术花键轴的示意图；图9是本专利技术内花键偏心套的立体图；图10是本专利技术内花键偏心套的主视图。说明书附图标记说明：10-内齿轮，11-第一圆弧包容槽，12-第一曲线齿廓，13-第一滚针，20-外齿轮，20A-第一外齿轮，20B-第二外齿轮，21-第二圆弧包容槽，22-第二曲线齿廓，23-第二滚针，24-滚针隔离挡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种齿针双模啮合少齿差行星齿轮副，包括内齿轮和多个外齿轮，其特征在于：所述内齿轮上设有第一圆弧包容槽以及第一曲线齿廓，所述外齿轮上设有第二圆弧包容槽以及第二曲线齿廓，其中所述第一圆弧包容槽内设有第一滚针，所述第二圆弧包容槽内设有第二滚针，所述内齿轮和所述外齿轮在啮合的过程中，包括所述第一滚针和所述第二曲线齿廓的啮合、所述第一滚针和所述第二滚针的啮合、以及所述第一曲线齿廓和所述第二滚针的啮合。/n

【技术特征摘要】
1.一种齿针双模啮合少齿差行星齿轮副，包括内齿轮和多个外齿轮，其特征在于：所述内齿轮上设有第一圆弧包容槽以及第一曲线齿廓，所述外齿轮上设有第二圆弧包容槽以及第二曲线齿廓，其中所述第一圆弧包容槽内设有第一滚针，所述第二圆弧包容槽内设有第二滚针，所述内齿轮和所述外齿轮在啮合的过程中，包括所述第一滚针和所述第二曲线齿廓的啮合、所述第一滚针和所述第二滚针的啮合、以及所述第一曲线齿廓和所述第二滚针的啮合。


2.如权利要求1所述的齿针双模啮合少齿差行星齿轮副，其特征在于，所述内齿轮的曲线齿廓∑(x1,y1)，其齿廓方程为：



其中，分别为内齿轮的转角和外齿轮的转角，θ为滚针圆弧角变量，z1为内齿轮齿数，r2为第二圆弧包容槽内第二滚针半径，e为曲柄轴偏心距，R2为第二圆弧包容槽内第二滚针分度圆半径，为啮合界限值。


3.根据权利要求1所述的齿针双模啮合少齿差行星齿轮副，其特征在于：所述外齿轮的曲线齿廓Γ(x2,y2)，其齿廓方程为：



其中，φ1、φ2分别为内齿轮的转角及外齿轮的转角，z2为外齿轮的齿数。


4.根据权利要求1所述的齿针双模啮合少齿差行星齿轮副，其特征在于：所述第一圆弧包容槽内的第一滚针半径r1及分度圆半径R1由以下步骤获得：
步骤S1：根据传动装置结构尺寸、传动比，确定外齿轮的齿数z1、内齿轮的齿数z2以及第二圆弧包容槽内的第二滚针半径r2、分度圆半径R2，初步确定偏心距e的初始值；
步骤S2:根据内齿轮和外齿轮的相对运动规律，通过包络方法计算出内齿轮的曲线齿廓方程∑(x1,y1)及外齿轮的曲线齿廓方程Γ(x2,y2)；
步骤S3：对内齿轮的曲线齿廓方程∑(x1,y1)在范围内对拟合函数进行求解，得到第一圆弧包容槽内第一滚针半径r1及第一滚针圆心坐标(x0,y0)，其中，(x1i,y1i)为内齿轮齿廓坐标值，n为数据点个数；
步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李轩，李伟达，黄剑斌，杨杰，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32