彈性無回差3z行星減速器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種彈性無回差3Z行星減速器，包括：中心太陽輪、行星輪、行星輪軸、行星架、固定內齒輪、轉動內齒輪、軸承；其特征是在行星輪軸和孔的配合位置，太陽輪軸和孔的配合位置增加一層彈性材料，調整其中一個行星輪使它和太陽輪之間的中心距小于理論值，再通過將中心太陽輪在固定內齒輪外殼上偏心放置，使相應的行星輪和固定內齒輪之間的中心距大于理論值，通過彈性材料變形使中心太陽輪、相應的行星輪、固定內齒輪和轉動內齒輪之間緊密嚙合沒有側隙。
【專利說明】
彈性無回差3Z行星減速器
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于齒輪技術領域，具體的說涉及3Ζ( Π )型行星減速器。
【背景技術】
[0002]現有的3Z型行星減速器與其他類型的行星減速器相比，具有傳動比范圍大、結構 緊湊、傳動效率高、運動平穩(wěn)、體積小等優(yōu)點。但存在回程誤差大、傳動精度低等缺點，在一 些重要設備和精密儀器中的使用受到限制，例如現在的機器人關節(jié)減速器基本上都采用RV 減速器和諧波減速器。RV減速器和諧波減速器的制造技術又被外國壟斷，限制了我國機器 人產業(yè)的發(fā)展。因此十分有必要設計一款傳動比范圍大、結構緊湊、傳動效率高、傳動平穩(wěn)、 體積小、制造成本低的高精度減速器。
【發(fā)明內容】
[0003] 本發(fā)明為克服現有技術的不足之處，提出一種結構簡單緊湊、無回差、傳動比大、 傳動效率高、傳動平穩(wěn)、體積小的一種彈性無回差3Z行星減速器，以期能在一定程度上減小 和RV減速器、諧波減速器的差距，從而提高減速器的傳動精度，減少回程誤差。
[0004] 本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案：
[0005] 本發(fā)明一種彈性無回差3Z行星減速器，包括:三個行星輪、中心太陽輪、固定內齒 輪、轉動內齒輪、行星輪軸、行星架;支承在機殼上的中心太陽輪同時與三個行星輪相嚙合， 所述三個行星輪又同時與固定內齒輪和轉動內齒輪相嚙合，并以轉動內齒輪輸出，其特點 是：
[0006] 令所述中心太陽輪在固定內齒輪外殼上為偏心放置，且偏心距為e;在所述中心太 陽輪與固定內齒輪齒頂距離最短的方向上安裝有任意一個行星輪；
[0007] 在所述中心太陽輪和軸承之間設置有第一彈性原件；
[0008]在所述行星輪軸和行星架的內孔之間設置有第二彈性原件；
[0009] 調整相應的行星輪與和中心太陽輪之間的第一中心距，使得調整后的第一中心距 小于計算中心距;且調整相應的行星輪與所述固定內齒輪和轉動內齒輪之間的第二中心 距，使得調整后的第二中心距大于計算中心距；
[0010] 以所述第一彈性原件的變形來消除相應調整的行星輪與中心太陽輪之間的齒側 間隙；以所述第二彈性原件的變形來消除相應調整的行星輪與所述固定內齒輪和轉動內齒 輪之間的齒側間隙。
[0011] 本發(fā)明所述的一種彈性無回差3Z行星減速器的特點也在于，
[0012] 令所述中心太陽輪為正變位或令所述固定內齒輪和轉動內齒輪為負變位。
[0013] 所述第一彈性原件和第二彈性原件的結構為套筒形狀；
[0014] 在所述第一彈性原件和第二彈性原件的上端面開設有若干個上圓形槽、下端面開 設有若干個下圓形槽，且所述若干個上圓形槽和下圓形槽之間為交錯設置；
[0015] 在所述第一彈性原件和第二彈性原件的上端面開設有上十字槽、下端面開設有下 十字槽，且所述上十字槽和下十字槽之間也為交錯設置。
[0016] 所述第一彈性原件和第二彈性原件采用65Mn材料。
[0017] 與已有技術相比，本發(fā)明的有益效果體現在：
[0018] 1、本發(fā)明通過調整行星輪與和中心太陽輪之間的中心距使之小于計算中心距，并 調整相應行星輪與固定內齒輪和轉動內齒輪之間的中心距使之大于計算中心距；以彈性原 件的變形來消除齒輪嚙合時的齒側間隙，從而消除了齒輪傳動中的回程誤差，提高了傳動 精度，降低了對齒輪精度的要求。
[0019] 2、本發(fā)明彈性材料具有緩沖作用減少了齒輪傳動過程中的沖擊，提高了齒輪和軸 承的壽命。
[0020] 3、本發(fā)明行星架圓周方向上均布三個行星輪，行星輪軸處的彈性材料變形，使每 個行星輪的受力更趨于均勻，起到一定的均載作用。
[0021] 4、本發(fā)明彈性原件設計了一種新型的結構，材料可以選用65Mn，具有彈性變形小、 剛度高、非線性等特點，非常符合結構中對彈性原件的性能要求。
[0022] 5、本發(fā)明采用中心太陽輪正變位可以改變中心太陽輪和行星輪之間的中心距，作 為上述中心距調整中的補充調整，減小了需要調整的中心太陽輪在固定內齒輪外殼上的偏 心距e。同理可采用固定內齒輪和轉動內齒輪為負變位。
[0023] 6、本發(fā)明整套裝置具有結構簡單、工藝性好、成本低，主要用于高性能高精度行星 齒輪減速器，消除了齒輪傳動中的回程誤差。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的裝配圖；
[0025]圖2是本發(fā)明的內部結構示意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明的爆炸視圖；
[0027]圖4是本發(fā)明的傳動原理圖；
[0028]圖5是本發(fā)明的傳動圖1;
[0029]圖6是本發(fā)明的傳動圖2;
[0030]圖7是本發(fā)明的行星架裝配圖；
[0031 ]圖8是本發(fā)明的彈性原件結構示意圖；
[0032]圖9是本發(fā)明的固定內齒輪圖；
[0033]圖10是本發(fā)明的轉動內齒輪圖；
[0034]圖11是本發(fā)明的外形正視圖；
[0035]圖12是本發(fā)明的外形側視圖；
[0036] 圖中標號：1、行星輪；2、行星輪軸；3、第一彈性原件；4、深溝球軸承；5、中心太陽 輪;6、第二彈性原件;7、固定內齒輪;8、行星架;9、固定法蘭；10、圓柱交叉滾子軸承；11、行 星輪襯套12、轉動內齒輪13、滾針軸承14、深溝球軸承15、行星架裝配圖16、固定內齒 輪的齒圈17、轉動內齒輪的齒圈。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0038] 一種彈性無回差3Z行星減速器，包括:三個行星輪、中心太陽輪5、固定內齒輪7、轉 動內齒輪12、行星輪軸2、行星架8、軸承；由軸承支承在機殼上的中心太陽輪5同時與三個行 星輪相嚙合使其轉動，三個行星輪又同時與固定內齒輪7和轉動內齒輪12保持內嚙合，最后 帶動內齒輪12轉動并輸出轉速轉矩，其中，參見圖1，為3Ζ(Π )型行星減速器原理圖，參見圖 2和圖3,公共行星輪1既要和中心太陽輪5嚙合，同時又要與固定內齒輪7和轉動內齒輪12相 嚙合。參見圖4、圖5和圖6,運動由中心太陽輪5輸入，中心太陽輪5由軸承支撐連接在固定內 齒輪7和轉動內齒輪12外殼上，三個行星輪通過行星輪軸2均布在行星架8上，轉動內齒輪12 通過圓柱交叉滾子軸承10和固定法蘭9相連，固定法蘭9通過螺栓和固定內齒輪7外殼相連， 中心太陽輪5同時與三個行星輪外嚙合使行星輪運動，固定內齒輪7、轉動內齒輪12和三個 行星輪同時保持內嚙合，且兩對內嚙合有相同的中心距，兩個內齒輪的齒數相差較小，需依 靠齒輪變位來實現這種差別，并由轉動內齒輪12的外殼輸出運動；
[0039]參見圖4，令中心太陽輪5在固定內齒輪和轉動內齒輪外殼上為偏心放置，固定內 齒輪參見圖9,轉動內齒輪參見圖10。且偏心距為e，在中心太陽輪5齒頂與固定內齒輪7齒頂 距離最短的方向上安裝有任意一個行星輪1。
[0040] 參見圖6,中心太陽輪5和軸承4之間設置有第二彈性原件6;參見圖7,行星輪軸2和 行星架8的內孔之間設置有第一彈性原件3;根據實際情況彈性原件也可設置在行星架軸承 孔內。
[0041] 參見圖7,行星輪裝配體由三個行星輪、三個行星輪軸和三個第一彈性原件組成， 三個行星輪通過行星輪軸2均布在行星架8上。
[0042]調整相應的行星輪1與中心太陽輪5之間的第一中心距，使得調整后的第一中心距 小于計算中心距;且調整相應的行星輪1與固定內齒輪7、轉動內齒輪12之間的第二中心距， 使調整后的第二中心距大于計算中心距;且固定內齒輪7中心、中心太陽輪5中心、相應的行 星輪中心在同一條直線上。
[0043]以第一彈性原件6的變形來消除相應調整的行星輪1與中心太陽輪5之間的齒側間 隙；以第二彈性原件3的變形來消除相應調整的行星輪1與所述固定內齒輪7和轉動內齒輪 12之間的齒側間隙；
[0044]令中心太陽輪5為正變位或令固定內齒輪7和轉動內齒輪12為負變位作為上述中 心距調整中的補充調整，減小了需要調整的偏心距e;
[0045]參見圖8,第一彈性原件6和第二彈性原件3的結構為套筒形狀，第一彈性原件6和 第二彈性原件3的上端面開設有若干個上圓形槽、下端面開設有若干個下圓形槽，且若干個 上圓形槽和下圓形槽之間為交錯設置；
[0046]在第一彈性原件6和第二彈性原件3的上端面開設有上十字槽、下端面開設有下十 字槽，且上十字槽和下十字槽之間也為交錯設置；
[0047]由于第一彈性原件6和第二彈性原件3具有特殊結構材料可以選用65Mn，使第一彈 性原件和第二彈性原件具有彈性變形小、剛度高、非線性等特點，非常符合結構中對彈性原 件的性能要求。
[0048] 參見圖9,固定內齒輪外形整體上是一個盤類形狀，在盤的內表面一側加工有齒 輪，盤的外表面是減速器外殼的一半。
[0049] 參見圖10，轉動內齒輪外形整體上也是一個盤類形狀，在盤的內表面一側加工有 齒輪，盤的外表面通過圓柱滾子交叉軸承和固定法蘭組成減速器外殼的另一半。
[0050] 參見圖11，彈性無回差3Z行星減速器外形圖，在實際工作中固定內齒輪與機架相 連，可以從圖中看到設置的連接孔。
[0051] 參見圖12,彈性無回差3Z行星減速器外形圖側視圖。
[0052]綜上所述，本方案通過中心距的調整、偏心距e的設置、彈性原件的設計和齒輪參 數的合理選用，本方案提高了行星減速器的傳動精度，消除了齒輪傳動中的回程誤差，降低 了對齒輪精度的要求;彈性原件的緩沖作用，減少了齒輪傳動過程中的沖擊，提高了齒輪和 軸承的壽命;行星輪軸處的彈性原件的變形起到一定的均載作用，從而具有結構簡單、工藝 性好、成本低的優(yōu)點，主要用于高性能行星齒輪減速器。
[0053]減速器的傳動比可用式（1)計算：
[0055]式（1)中，Z1:中心太陽輪;Z2:行星輪;Z3:固定內齒輪;Z4:轉動內齒輪；
[0056] 當取齒數2! = Z2 = 17，Z3 = 52，Z4 = 51時，可得傳動比iAB = -207，負號表示輸入軸A 和輸出軸B轉向相反。當取齒數21 = 22 = 17,23 = 51，24 = 52時，可得傳動比^ = 207，這時輸 入軸A和輸出軸B轉向相同。
【主權項】
1. 一種彈性無回差3Z行星減速器，包括:三個行星輪、中心太陽輪(5)、固定內齒輪(7)、 轉動內齒輪（12)、行星輪軸(2)、行星架(8);支承在機殼上的中心太陽輪(5)同時與三個行 星輪相嚙合，所述三個行星輪又同時與固定內齒輪(7)和轉動內齒輪（12)相嚙合，并以轉動 內齒輪(12)輸出，其特征是： 令所述中心太陽輪(5)在固定內齒輪外殼上為偏心放置，且偏心距為e;在所述中心太 陽輪(5)與固定內齒輪(7)齒頂距離最短的方向上安裝有任意一個行星輪(1); 在所述中心太陽輪(5)和軸承(4)之間設置有第一彈性原件(6); 在所述行星輪軸(2)和行星架(8)的內孔之間設置有第二彈性原件(3); 調整相應的行星輪（1)與和中心太陽輪(5)之間的第一中心距，使得調整后的第一中心 距小于計算中心距;且調整相應的行星輪（1)與所述固定內齒輪(7)和轉動內齒輪（12)之間 的第二中心距，使得調整后的第二中心距大于計算中心距； 以所述第一彈性原件(6)的變形來消除相應調整的行星輪(1)與中心太陽輪(5)之間的 齒側間隙；以所述第二彈性原件(3)的變形來消除相應調整的行星輪(1)與所述固定內齒輪 (7)和轉動內齒輪(12)之間的齒側間隙。2. 根據權利要求1所述的一種彈性無回差3Z行星減速器，其特征是，令所述中心太陽輪 (5) 為正變位或令所述固定內齒輪(7)和轉動內齒輪(12)為負變位。3. 根據權利要求1所述的一種彈性無回差3Z行星減速器，其特征是:所述第一彈性原件 (6) 和第二彈性原件(3)的結構為套筒形狀； 在所述第一彈性原件(6)和第二彈性原件(3)的上端面開設有若干個上圓形槽、下端面 開設有若干個下圓形槽，且所述若干個上圓形槽和下圓形槽之間為交錯設置； 在所述第一彈性原件(6)和第二彈性原件(3)的上端面開設有上十字槽、下端面開設有 下十字槽，且所述上十字槽和下十字槽之間也為交錯設置。4. 根據權利要求1或3所述的一種彈性無回差3Z行星減速器，其特征是，所述第一彈性 原件(6)和第二彈性原件(3)采用65Mn材料。
【文檔編號】F16H57/12GK106090140SQ201610711656
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月23日
【發(fā)明人】黃康, 楊羊, 馬加奇, 周長斌, 潘毅, 汪濤, 高峰, 段松林
【申請人】合肥工業(yè)大學, 合肥工業(yè)大學(馬鞍山)高新技術研究院