一种齿轮副及章动减速器制造技术

一种齿轮副及章动减速器，用以解决现有的章动摆线针轮副存在针轮齿面上有效工作弧长很短，长期工作容易出现局部磨损的问题；同时还存在虽然同时参与工作的齿数比较多，但针轮与摆线齿轮齿面之间的相对曲率大，造成齿面接触应力大的问题。本发明专利技术的一种齿轮副，由针齿轮和无瞬心包络齿轮各自的齿啮合形成，所述针齿轮的工作齿面由外凸的椭圆锥面片构造而成，且在同一横截面上所述椭圆锥面片上最高点和最低点的距离沿所述针齿轮的径向由外向内沿锥面母线逐渐变小。本发明专利技术采用椭圆锥面片作为针齿轮与无瞬心包络齿轮啮合的工作齿面，增加了工作齿面的长度，提高齿的承载能力，同时降低了齿的磨损，降低了工作齿面的磨损。降低了工作齿面的磨损。降低了工作齿面的磨损。

【技术实现步骤摘要】
一种齿轮副及章动减速器


[0001]本专利技术涉及减速机领域，尤其涉及一种齿轮副及章动减速器。

技术介绍

[0002]大传动比减速器在自动化领域有很大的需求量，如各类工业机械臂、机械手等。常用的大传动比减速器有蜗杆减速器、多级行星减速器、谐波减速器和RV减速器。在要求结构紧凑的场合，目前多选用谐波减速器和RV减速器，主要是因为蜗杆减速器的效率比较低，由于热平衡问题，难以满足频繁高速运行的要求；多级行星减速机构的体积比较大，低背隙行星减速器的工艺要求和制造成本高。章动减速器出现得比较晚，目前还没有看到比较完善的成系列的成熟产品。从目前公布的资料来看，多数章动减速装置都采用渐开线齿形。渐开线锥齿轮副的设计通常要遵循基于节锥面相切的设计原则，若要求大传动比，其中一个齿轮只能做成内锥齿轮，加工难度大，制造成本高；渐开线齿轮的另一个固有缺陷是重合度低，同时工作齿数少通常不会超过3个齿，即使从接触应力的角度考虑，每个齿的承载能力可以做的比较大，受齿根弯曲应力和剪切应力的限制，齿轮副的功率密度很难提升。章动摆线针轮副容易实现一齿差的大传动比结构，可以通过强制变位做成端面齿轮副，但存在针轮齿面上有效工作弧长很短，长期工作容易出现局部磨损的问题；同时还存在虽然同时参与工作的齿数比较多，但针轮与摆线齿轮齿面之间的相对曲率大，故而齿面接触应力大。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本专利技术公开了一种齿轮副及章动减速器，用以解决现有的章动摆线针轮副存在针轮齿面上有效工作弧长很短，长期工作容易出现局部磨损的问题；同时还存在虽然同时参与工作的齿数比较多，但针轮与摆线齿轮齿面之间的相对曲率大，造成齿面接触应力大的问题。
[0004]本专利技术为实现上述的目标，采用的技术方案是：
[0005]本专利技术第一方面公开了一种齿轮副，所述齿轮副由针齿轮和无瞬心包络齿轮各自的齿啮合形成，所述针齿轮的工作齿面由外凸的椭圆锥面片构造而成，且所述椭圆锥面片在同一横截面上最高点和最低点的距离由外向内沿锥面母线逐渐变小；所述无瞬心包络齿轮的工作齿面为所述针齿轮在章动运动过程中产生的无瞬心包络面；所述针齿轮的齿数比无瞬心包络齿轮的齿数多一个。
[0006]进一步可选的，所述针齿轮的齿面由齿顶曲面、椭圆锥面片、平面、齿根曲面构造而成，其中，齿顶曲面两端分别依次连接有椭圆锥面片、平面和齿根曲面，且齿顶曲面、椭圆锥面片、平面和齿根曲面相邻两者相切，所述齿顶曲面为外凸的光滑曲面，所述齿根曲面为凹陷的光滑曲面；所述的无瞬心包络齿轮的齿面由齿顶曲面、无瞬心包络齿面、平面、齿根曲面构成，其中，齿顶曲面两端分别依次连接有无瞬心包络齿面、平面和齿根曲面，且齿顶曲面、无瞬心包络齿面、平面和齿根曲面相邻两者相切，所述齿顶曲面为外凸的光滑曲面，所述齿根曲面为凹陷的光滑曲面。
[0007]进一步可选的，所述齿顶曲面和所述齿根曲面分别由样条曲面构造而成。
[0008]进一步可选的，所述针齿轮和无瞬心包络齿轮之间的轴间角T为：177
°
≤T＜180
°
。
[0009]进一步可选的，所述椭圆锥面的长轴和短轴的比为1.3～2.5之间。
[0010]进一步可选的，所述针齿轮的齿高沿所述针齿轮的径向由外向内逐渐变小。
[0011]进一步可选的，所述针齿轮工作齿面的压力角α满足：40
°‑
R≤α≤50
°‑
R，其中R为针齿轮与无瞬心包络齿轮之间的摩擦角。
[0012]进一步可选的，所述针齿轮的齿顶和齿根之间设有第一分度锥面，所述第一分度锥面的轴线与所述针齿轮的轴线重合，第一分度锥面的锥角为β，所述无瞬心包络齿轮的齿顶和齿根之间设有第二分度锥面，所述第二分度锥面的轴线与所述无瞬心包络齿轮的轴线重合，所述第二分度锥面的锥角为W，所述针齿轮和所述无瞬心包络齿轮之间的轴间角为T，所述针齿轮面锥角为γ，所述针齿轮根锥角为P，所述无瞬心包络齿轮的面锥角为K，所述无瞬心包络齿轮的根锥角为L，其中，β、W、T、γ、K、L满足：
[0013]89
°
≤β≤91
°
，W＝T
‑
β，β+0.3
°
≤γ≤β+2.1
°
，β
‑
2.9
°
≤P≤β
‑
0.5
°
，W+0.3
°
≤K≤W+2.3
°
，W
‑
3.1
°
≤L≤W
‑
0.6
°
。
[0014]本专利技术第二方面公开了一种章动减速器，所述章动减速器还包括：壳体；减速器输出轴，转动设置在所述壳体内；第一方面所述的齿轮副，所述无瞬心包络齿轮固定设置在所述壳体内或与所述壳体一体成型；环形弹性膜片，具有内环、外环和连接于内环和外环之间的环形弹性变形体，其内环上设有第一连接部，其外环上设有第二连接部，所述第一连接部与所述减速器输出轴固定连接，所述第二连接部与所述针齿轮固定连接，所述内环与所述减速器输出轴共轴线设置，所述外环与所述针齿轮共轴线设置；章动发生机构，设置在所述壳体内，用于驱动所述针齿轮做章动运动，使所述针齿轮的齿在所述无瞬心包络齿轮的齿上滚动，并使所述环形弹性变形体产生形变以适应针齿轮的章动运动。
[0015]进一步可选的，所述章动减速器还包括减速器输入轴，所述减速器输入轴可转动设置在所述壳体内；所述章动发生机构包括：斜盘，所述斜盘转动设置在所述减速器输入轴上，所述斜盘的一个侧面为斜面，另一个侧面与所述斜盘的轴线垂直；驱动机构，所述斜盘通过驱动机构驱动转动；平面密珠轴承，所述平面密珠轴承设置在所述斜盘的两侧；所述壳体内表面形成有沿所述减速器输入轴径向凸伸的环形凸台，所述环形凸台的一侧面与所述平面密珠轴承的滚珠贴合，且所述环形凸台的一侧面与所述减速器输入轴垂直，所述环形凸台的端面、所述针齿轮的背面和所述斜盘的两侧面作为所述平面密珠轴承的滚道。
[0016]进一步可选的，所述驱动机构为电机，所述电机的输出轴与所述斜盘固定连接，所述电机的输出轴作为所述减速器输入轴以驱动所述斜盘转动。
[0017]进一步可选的，所述壳体作为所述电机的外壳，所述电机的定子嵌入所述壳体内，所述电机的转子转动设置在所述壳体内。
[0018]进一步可选的，所述齿轮副为两对，对称设置在所述章动发生机构的两侧。
[0019]进一步可选的，所述章动发生机构包括：斜盘，转动设置在所述壳体内的所述减速器输出轴上，所述斜盘两侧设有对称的斜面，所述斜盘通过驱动机构驱动转动；平面密珠轴承，所述斜盘的两侧分别设有平面密珠轴承，所述斜盘的两侧面和两对所述齿轮副中各自的所述针齿轮背面作为所述平面密珠轴承的滚道；两对所述针齿轮副中的两个所述针齿轮齿数相等。
[0020]进一步可选的，所述斜盘上的斜面与所述斜盘轴线的夹角为C，所述针齿轮与所述无瞬心包络齿轮轴间角为T，其中，C＝T
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种齿轮副，其特征在于，所述齿轮副由针齿轮和无瞬心包络齿轮啮合形成，所述针齿轮的工作齿面由外凸的椭圆锥面片构造而成，且所述椭圆锥面片在同一横截面上最高点和最低点的距离由外向内沿锥面母线逐渐变小；所述无瞬心包络齿轮的工作齿面为所述针齿轮在章动运动过程中产生的无瞬心包络面；所述针齿轮的齿数比无瞬心包络齿轮的齿数多一个。2.如权利要求1所述的一种齿轮副，其特征在于，所述针齿轮的齿面由齿顶曲面、椭圆锥面片、平面、齿根曲面构造而成，其中，齿顶曲面两端分别依次连接有椭圆锥面片、平面和齿根曲面，且齿顶曲面、椭圆锥面片、平面和齿根曲面相邻两者相切，所述齿顶曲面为外凸的光滑曲面，所述齿根曲面为凹陷的光滑曲面；所述的无瞬心包络齿轮的齿面由齿顶曲面、无瞬心包络齿面、平面、齿根曲面构成，其中，齿顶曲面两端分别依次连接有无瞬心包络齿面、平面和齿根曲面，且齿顶曲面、无瞬心包络齿面、平面和齿根曲面相邻两者相切，所述齿顶曲面为外凸的光滑曲面，所述齿根曲面为凹陷的光滑曲面。3.如权利要求2所述的一种齿轮副，其特征在于，所述齿顶曲面和所述齿根曲面分别由样条曲面构造而成。4.如权利要求1所述的一种齿轮副，其特征在于，所述针齿轮和无瞬心包络齿轮之间的轴间角T为：177
°
≤T＜180
°
。5.如权利要求1所述的一种齿轮副，其特征在于，所述椭圆锥面的长轴和短轴的比为1.3～2.5之间。6.如权利要求1所述的一种齿轮副，其特征在于，所述针齿轮的齿高沿所述针齿轮的径向由外向内逐渐变小。7.如权利要求1所述的一种齿轮副，其特征在于，所述针齿轮工作齿面的压力角α满足：40
°‑
R≤α≤50
°‑
R其中R为针齿轮与无瞬心包络齿轮之间的摩擦角。8.如权利要求1
‑
7任一所述的一种齿轮副，其特征在于，所述针齿轮的齿顶和齿根之间设有第一分度锥面，所述第一分度锥面的轴线与所述针齿轮的轴线重合，第一分度锥面的锥角为β，所述无瞬心包络齿轮的齿顶和齿根之间设有第二分度锥面，所述第二分度锥面的轴线与所述无瞬心包络齿轮的轴线重合，所述第二分度锥面的锥角为W，所述针齿轮和所述无瞬心包络齿轮之间的轴间角为T，所述针齿轮面锥角为γ，所述针齿轮根锥角为P，所述无瞬心包络齿轮的面锥角为K，所述无瞬心包络齿轮的根锥角为L，其中，β、W、T、γ、K、L满足：89
°
≤β≤91
°
，W＝T
‑
β，β+0.3
°
≤γ≤β+2.1
°
，β
‑
2.9
°
≤P≤β
‑
0.5
°
，W+0.3
°
≤K≤W+2.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小椿，
申请(专利权)人：姜虹，
类型：发明
国别省市：