阅读说明：本技术 一种预定内齿齿形的活齿传动装置 (Movable tooth transmission device with preset internal tooth profile ) 是由 周江 徐振 于 2020-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种预定内齿齿形的活齿传动装置,包括输入轴、活齿齿轮、激波轴承、激波器、齿圈、轴承座、输出盘、活齿；活齿齿轮包括活齿齿轮HA和活齿齿轮HB活齿齿轮HA和活齿齿轮HB均通过轴承一固定套装在输入轴上,且活齿齿轮HA和活齿齿轮HB间隔设置,活齿齿轮HA和活齿齿轮HB位于扇形处的部分通过螺钉一相连接,激波轴承固定套装在输入轴的外部。本发明,提出的能预定内齿形的传动减速器装置,将内齿廓曲线C预先设计为一条简单曲线,比如直线、圆弧或正弦曲线等,使得齿廓曲线便于加工检测,而且可以根据同时啮合齿数以及效率设计出一条理想的曲线,从而解决了现有技术中仍然解决不了内齿形难以加工检测,难以设计的问题。(The invention discloses a movable tooth transmission device with a preset internal tooth profile, which comprises an input shaft, a movable tooth gear, a shock wave bearing, a shock wave device, a gear ring, a bearing seat, an output disc and movable teeth, wherein the input shaft is connected with the input shaft through a transmission shaft; the oscillating tooth gear comprises an oscillating tooth gear HA and an oscillating tooth gear HB, the oscillating tooth gear HA and the oscillating tooth gear HB are fixedly sleeved on the input shaft through a bearing I, the oscillating tooth gear HA and the oscillating tooth gear HB are arranged at intervals, the parts of the oscillating tooth gear HA and the oscillating tooth gear HB located at the fan-shaped position are connected through a screw I, and the shock wave bearing is fixedly sleeved outside the input shaft. According to the transmission speed reducer device capable of presetting the internal tooth profile, the internal tooth profile curve C is designed into a simple curve such as a straight line, an arc or a sine curve in advance, so that the tooth profile curve is convenient to process and detect, an ideal curve can be designed according to the number of teeth meshed simultaneously and the efficiency, and the problems that the internal tooth profile is difficult to process and detect and design in the prior art are solved.)

一种预定内齿齿形的活齿传动装置

技术领域

本发明涉及机械传动减速器技术领域，更具体地说，它涉及一种预定内齿齿形的活齿传动装置。

背景技术

精密传动装置是高端装备的基础，精密传动技术的发展也必然带动高端制造业的进步。在高端制造业中，工业机器人关节臂对精密回转传动提出了更高的技术要求。工业机器人关节臂对减速器的要求为体积小，传动比大，负载大。因此设计一种小体积、高精度、大速比的传动装置就成为一种必须。

活齿传动作为一种性能优良的传动机构，已在通用减速器领域，和精密机器人减速器领域被广泛采用，并被国内外专业公司的对比试验和实际应用所证明。活齿传动的典型结构主要由齿圈G、装有一组活齿R的活齿齿轮H、和激波器J三部分组成。如图1和2所示，活齿H的齿数为Zh，固齿轮G齿数为Zg，当Zh＝Zg±1，此时，只要固齿轮G的内齿廓曲线C为与活齿R等速共轭的包络曲线，就能实现平稳的减速(或增速)传动，内齿廓曲线C为一特殊的曲线，要达到精密级别，其加工难度大，基本不能用磨削工艺加工。现在为了加工出高精度的内齿廓曲线C，一般采用慢走丝工艺，这种加工工艺效率低，成本高，不利于大批量推广应用。而且内齿廓曲线C的检测难度大，检测设备复杂，这就制约了活齿传动的大范围的推广应用。

另外，内齿廓曲线C不仅仅加工检测难度大，而且设计不方便，内齿廓曲线C的形状影响到齿形压力角，同时啮合齿数以及传动效率。内齿廓曲线C的形状决定于设计减速器的速比，激波器半径，活齿直径以及偏心距，其调整难度大，往往为了得到一条比较理想的内齿廓曲线C的形状，需要对这些参数进行反复迭代，最后才可能得到一条比较理想的内齿廓曲线C的形状。发明专利CN 108087498A公开了一种多齿同时啮合的活齿传动装置，就是对内齿形的压力角及同时啮合齿数进行了分析研究，提了一种有利多齿同时啮合的内齿形的设计方法，通过加大偏心距的方法来获得，但是这种方法可以改进齿形，但仍然解决不了内齿形难以加工检测，难以设计的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种预定内齿齿形的活齿传动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种预定内齿齿形的活齿传动装置，包括输入轴、活齿齿轮、齿圈、活齿和激波器，所述激波器转动安装在所述输入轴上；

假设所述活齿齿数为Zh，所述齿圈内侧的固齿齿数为Zg，当Zh＝Zg±1，其中齿圈内侧的齿廓曲线C为预定的齿形，激波器的激波曲线为K，所述激波曲线K为活齿在齿廓曲线C上啮合而与所述活齿齿轮等速共轭的包络曲线。

作为本申发明的核心创新点之一，本发明将激波器的形状设计为一个特殊曲线，其优点为，可以预先设定齿廓曲线形状，这不仅大大的降低了内齿轮加工的难度，不仅可以生产出高精度的内齿轮，检测也方便，而且便于大批量的生产，而且可以将啮合性能进行选择设计，扩大了多齿啮合的齿数，压力角也得到改善，从而改善了减速器的性能。激波器的齿形虽然是一条特殊曲线，但是它是一个外圆面，可以用成形磨工艺或是坐标磨工艺来进行生产制造，精度上可以得到保证，检测也便于进行，其作为一个特殊曲线，并没有增加其加工难度。

进一步的，所述激波曲线K的计算方法如下：

设XOY为固定坐标系，r为活齿半径，i为活齿传动的传动比，Zg为固齿轮齿数，DJ为固齿齿形顶角，RO为活齿中在最高处时的值，J为最终包络出来的激波器曲线，p为活齿中心极径，Jt为活齿转动角度，w为激波器转角，则Jt＝w/I；

p＝RO＊sin(DJ/2)/sin(Jt+DJ/2)；

C1为活齿中心理论轨迹，则

xC1＝p＊cos(w)；

yC1＝p＊sin(w)；

设

为O1点轨迹的法向量，则

nox＝-B/C；noy＝A/C；

A＝F＊cos(w)-p＊sin(w)；

B＝F＊sin(w)+p＊cos(w)；

C＝(A^2+B^2)^0.5；

F＝-1/i＊p/tan(Jt+DJ/2)；

由此可以得到激波器的齿形J曲线的坐标公式为

xJ＝xC1+r＊nox；

yJ＝yC1+r＊noy；

由上面公式可以计算出，活齿每转过一个角度，得到激波器齿形J上的坐标数据。

作为本发明的核心创新点之一，本发明将内齿廓曲线C预先设计为一条简单曲线，比如直线、圆弧或正弦曲线等，使得齿廓曲线便于加工检测，而且可以根据同时啮合齿数以及效率设计出一条理想的曲线，从而解决了现有技术中仍然解决不了内齿形难以加工检测，难以设计的问题。

进一步的，本发明的所述减速器装置还包括输出盘，所述活齿齿轮包括活齿齿轮HA和活齿齿轮HB，所述活齿齿轮HA和所述活齿齿轮HB均转动套装在所述输入轴上；

所述活齿齿轮HA和所述活齿齿轮HB间隔设置，所述活齿齿轮HA和所述活齿齿轮HB位于扇形处的部分固定连接，且所述激波器位于所述活齿齿轮HA和所述活齿齿轮HB之间。

进一步的，所述齿圈转动套装在所述活齿齿轮HA和所述活齿齿轮HB的外部，所述输出盘与所述活齿齿轮HA固定连接，所述活齿放置在所述活齿齿轮的周向槽中，且所述活齿分别与齿圈和激波器接触，并且可在所述活齿齿轮的周向槽中上下运动。

作为本发明的核心创新点之一，通过采用上述技术方案，使得本发明提出的能预定内齿形的传动减速器装置体积小，传动比大，负载大、精度高、速比大，能实现平稳的减速或增速传动，加工难度低，加工效率高，成本低，检测难度有效降低，而且设计方便，有利于大批量推广应用。

进一步的，所述减速器装置还包括激波轴承，所述激波轴承固定套装在所述输入轴的外部，且所述激波轴承位于所述活齿齿轮HA和所述活齿齿轮HB之间，所述激波器固定套装在所述激波轴承的外部。

通过采用上述技术方案，利用激波轴承安装激波器，使得激波器与输入轴的连接方式比较稳定，从而增加该装置的稳定性。

进一步的，所述齿圈通过两个轴承二固定套装在所述活齿齿轮HA和所述活齿齿轮HB的外部，所述活齿齿轮HA和所述活齿齿轮HB均通过轴承一固定套装在所述输入轴上。

作为本发明的核心创新点之一，通过采用上述技术方案，利用两个轴承二将齿圈与活齿齿轮HA和活齿齿轮HB进行连接，使得两个轴承二与活齿齿轮HA和活齿齿轮HB之间的连接关系比较稳定，从而增加该装置的稳定性。

进一步的，所述减速器装置还包括轴承座，所述轴承座与所述活齿齿轮HB通过螺钉三固定连接，所述活齿齿轮HB与所述轴承二之间的松紧程度由轴承座顶部的厚度来调节，所述输出盘与所述活齿齿轮HA通过螺钉二固定连接，所述活齿的两边分别与两个所述轴承二相接触。

作为本发明的核心创新点之一，通过采用上述技术方案，轴承座用于固定安装活齿齿轮HB，使得活齿齿轮HB与轴承二之间的松紧程度可由轴承座顶部的厚度来调节，从而使得该装置的适用性较好，将输出盘与活齿齿轮HA通过螺钉二固定连接，使得输出盘可由活齿齿轮HA稳定驱动，活齿由两个轴承二挡着，使得活齿的运动轨迹比较稳定，进而增加该装置的稳定性。

进一步的，所述激波轴承与所述轴承一之间还安装挡圈二，所述输入轴的外部位于所述轴承一背向所述激波轴承的两侧还活动套装有挡圈一以及卡环，所述挡圈一还通过双螺母进行固定用于锁紧所述轴承一以及所述激波轴承。

作为本发明的核心创新点之一，通过采用上述技术方案，使得该装置结构更加稳定，性能更好，不易损坏，使用寿命长。

进一步的，所述输出盘与所述齿圈之间设有密封圈一。

作为本发明的核心创新点之一，通过采用上述技术方案，密封圈一能有效增加输出盘与齿圈之间的密封性，进而降低输出盘与齿圈之间进尘的可能性。

进一步的，还包括后端盖，所述后端盖通过螺钉四固定安装在所述齿圈的右侧，且所述后端盖与所述输入轴的交界处还设有密封圈二。

作为本发明的核心创新点之一，通过采用上述技术方案，后端盖对该装置内部的部件具有较好的防护作用，密封圈二可防止后端盖与输入轴之间进尘而影响该装置的使用性能。

进一步的，还包括前端盖，所述前端盖扣合在所述输出盘中间的孔内部。

作为本发明的核心创新点之一，通过采用上述技术方案，前端盖可防止输出盘中间的孔内部进尘而影响该装置的使用性能。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

本发明，提出的能预定内齿形的传动减速器装置，体积小，传动比大，负载大、精度高、速比大，能实现平稳的减速或增速传动，加工难度低，加工效率高，成本低，检测难度有效降低，而且设计方便，有利于大批量推广应用；

将内齿廓曲线C预先设计为一条简单曲线，比如直线、圆弧或正弦曲线等，使得齿廓曲线便于加工检测，而且可以根据同时啮合齿数以及效率设计出一条理想的曲线，从而解决了现有技术中仍然解决不了内齿形难以加工检测，难以设计的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的传动减速器装置的结构示意图；

图2为图1的沿A-A方向的剖视结构示意图；

图3为本发明一种实施方式的能预定内齿形的传动减速器装置的结构示意图；

图4为图3的沿B-B方向的剖视结构示意图；

图5为本发明一种实施方式的能预定内齿形的传动减速器装置的另一种齿形的结构示意图；

图6为一种实施方式的能预定内齿形的传动减速器装置的齿圈齿廓曲线为圆弧时的基本结构示意图；

图7为一种实施方式的能预定内齿形的传动减速器装置的激波曲线K的计算坐标图；

图8为本发明另一种实施方式的能预定内齿形的传动减速器装置的结构示意图；

图9为图8的沿C-C方向的剖视结构示意图。

图中：1、输入轴；2、活齿齿轮；201、活齿齿轮HA；202、活齿齿轮HB；203、活齿齿轮HC；204、活齿齿轮HD；3、激波器；4、激波轴承；5、螺钉一；6、卡环；7、齿圈；8、活齿；9、密封圈二；10、双螺母；11、螺钉三；12、轴承座；13、后端盖；14、挡圈一；15、密封圈一；16、轴承二；17、输出盘；18、螺钉二；19、挡圈二；20、轴承一；21、前端盖；22、螺钉四。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种预定内齿齿形的活齿传动装置，如图3-4所示，包括输入轴1以及激波器3，还包括减速机构，所述减速机构与所述输入轴1传动连接；

其中，如图4所示，所述减速机构包括活齿齿轮2、激波轴承4、齿圈7、轴承座12、输出盘17以及活齿8；所述活齿齿轮2包括活齿齿轮HA201和活齿齿轮HB202，所述活齿齿轮HA201和所述活齿齿轮HB202均通过轴承一20固定套装在所述输入轴1上，且所述活齿齿轮HA201和所述活齿齿轮HB202间隔设置，所述活齿齿轮HA201和所述活齿齿轮HB202位于扇形处的部分通过螺钉一5相连接，所述激波轴承4固定套装在所述输入轴1的外部，且所述激波轴承4位于所述活齿齿轮HA201和所述活齿齿轮HB202之间，所述激波器3固定套装在所述激波轴承4的外部，所述齿圈7通过两个轴承二16固定套装在所述活齿齿轮HA201和所述活齿齿轮HB202的外部，所述轴承座12与所述活齿齿轮HB202通过螺钉三11固定连接，所述活齿齿轮HB202与所述轴承二16之间的松紧程度可以通过轴承座12顶部的厚度来调节，所述输出盘17与所述活齿齿轮HA201通过螺钉二18固定连接，所述活齿8放置在所述活齿齿轮2的周向槽中，且所述活齿8的两边分别与两个所述轴承二16相接触，所述活齿8分别与齿圈7和激波器3接触，并且可在所述活齿齿轮2的周向槽中上下运动。

通过采用上述技术方案，使得本发明提出的能预定内齿形的传动减速器装置体积小，传动比大，负载大、精度高、速比大，能实现平稳的减速或增速传动，加工难度低，加工效率高，成本低，检测难度有效降低，而且设计方便，有利于大批量推广应用。

较佳地，如图4所示，所述激波轴承4与所述轴承一20之间还安装挡圈二19，所述输入轴1的外部位于所述轴承一20背向所述激波轴承4的两侧还活动套装有挡圈一14以及卡环6，所述挡圈一14还通过双螺母10进行固定用于锁紧所述轴承一20以及所述激波轴承4。使得该装置结构更加稳定，性能更好，不易损坏，使用寿命长。

较佳地，如图4所示，所述输出盘17与所述齿圈7之间设有密封圈一15。密封圈一15能有效增加输出盘17与齿圈7之间的密封性，进而降低输出盘17与齿圈7之间进尘的可能性。

较佳地，如图4所示，还包括后端盖13，所述后端盖13通过螺钉四22固定安装在所述齿圈7的右侧，且所述后端盖13与所述输入轴1的交界处还设有密封圈二9。后端盖13对该装置内部的部件具有较好的防护作用，密封圈二9可防止后端盖13与输入轴1之间进尘而影响该装置的使用性能。

较佳地，如图4所示，还包括前端盖21，所述前端盖21扣合在所述输出盘17中间的孔内部。前端盖21可防止输出盘17中间的孔内部进尘而影响该装置的使用性能。

较佳地，如图5-7所示，所述活齿8齿数为Zh，所述齿圈7内侧的固齿齿数为Zg，当Zh＝Zg±1，其中齿圈7内侧的齿廓曲线C为预定的齿形，采用直线齿廓进行示例，激波器3的激波曲线为K，所述激波曲线K为活齿8在齿廓曲线C上啮合而与活齿齿轮2等速共轭的包络曲线。

通过采用上述技术方案，图6显示了齿廓曲线为圆弧时的基本结构。本发明将激波器3的形状设计为一个特殊曲线，其优点为，可以预先设定齿廓曲线形状，这不仅大大的降低了内齿轮加工的难度，不仅可以生产出高精度的内齿轮，检测也方便，而且便于大批量的生产，而且可以将啮合性能进行选择设计，扩大了多齿啮合的齿数，压力角也得到改善，从而改善了减速器的性能，激波器的齿形虽然是一条特殊曲线，但是它是一个外圆面，可以用成形磨工艺或是坐标磨工艺来进行生产制造，精度上可以保证，检测也便于进行，其作为一个特殊曲线，并没有增加其加工难度。

较佳地，如图5-7所示，所述激波曲线K的计算方法如下：

设XOY为固定坐标系，r为活齿半径，i为活齿传动的传动比，Zg为固齿轮齿数，DJ为固齿齿形顶角，RO为活齿中在最高处时的值，J为最终包络出来的激波器曲线，p为活齿中心极径，Jt为活齿转动角度，w为激波器转角，则Jt＝w/I；

p＝R0＊sin(DJ/2)/sin(Jt+DJ/2)；

C1为活齿中心理论轨迹，则

xC1＝p＊cos(w)；

yC1＝p＊sin(w)；

设为为O1点轨迹的法向量，则

nox＝-B/C；noy＝A/C；

A＝F＊cos(w)-p＊sin(w)；

B＝F＊sin(w)+p＊cos(w)；

C＝(A^2+B^2)^0.5；

F＝-1/i＊p/tan(Jt+DJ/2)；

由此可以得到激波器的齿形J曲线的坐标公式为

xJ＝xC1+r＊nox；

yJ＝yC1+r＊noy；

由上面公式可以计算出，活齿每转过一个角度，得到激波器齿形J上的坐标数据。

通过上述技术方案，将内齿廓曲线C预先设计为一条简单曲线，比如直线、圆弧或正弦曲线等，使得齿廓曲线便于加工检测，而且可以根据同时啮合齿数以及效率设计出一条理想的曲线，从而解决了现有技术中仍然解决不了内齿形难以加工检测，难以设计的问题。

实施例2

一种预定内齿齿形的活齿传动装置，如图8-9所示，本实例为了有效避免振动，采用两排激波器3，相对180°安装，本实施例是采用活齿滚棒和活齿齿轮输出的一台大速比，小尺寸，高精度减速机。该实施例除具有承载能力大，结构紧凑，传动精度高，效率高噪音低的特点外，更重要的特性是齿廓曲线是设计成简单曲线的齿形，加工简单，加工精度高，加工成本低。主要结构为活齿8及活齿齿轮2，活齿齿轮2包括4个活齿齿轮，其中活齿齿轮HA201与HB202由螺钉连接，HB202与HC203由螺钉连接，HC203与HD204由螺钉连接。两个激波器180°安装，激波轴承4，输入轴1，齿圈7(齿圈的齿廓曲线是预先设计为简单曲线)。激波器3的齿形曲线是由活齿8与齿廓齿形按照等速共轭包络原理计算出来的特殊曲线，激波轴承4为一柔性轴承。在这里激波轴承可以不用，直接将激波器3与输入轴1做成一体。输入轴上装激波轴承那部分外形曲线是激波器外形曲线的等距线。激波器3套装在激波轴承4上，激波轴承4套装在输入轴1上，输入轴1通过一对轴承一20支撑，同时活齿齿轮HA201和HD204为轴承一20的轴承座，激波轴承4与轴承一20之间可以安装一个挡圈，用卡环6和双螺母10将轴承一20锁紧，活齿齿轮2由活齿齿轮HA201，HB202，HC203和HD204组成，活齿齿轮2由轴承二16支撑，同时轴承二16支撑齿圈7。轴承座12与活齿齿轮HB202由螺钉连接，并且松紧由轴承座12顶部的厚度来调节，输出盘17与活齿齿轮HA201由螺钉连接。活齿8是放在活齿齿轮2的周向槽中，两边由轴承二16挡着，也可以单独设计一个挡片挡着，活齿8分别与齿圈7和激波器3接触，并且可以在活齿齿轮2槽中上下运动，本实施例右侧还设计有一个后端盖13用螺钉连接在齿圈7上，后端盖13与输入轴1的交界处还设计有密封圈，本例左侧输出盘17与齿圈7间也设计有密封圈，输出盘17中间的孔上还设计有一个前端盖21扣合在输出盘17上。输入轴1的的旋转引导激波器3旋转运动，推动活齿8与齿圈7啮合，活齿8推动活齿齿轮2做减速运动，最后由输出盘17输出。当然也可以驱动输出盘17旋转运动，由输入轴1输出增速运动。

综上所述，本发明，提出的能预定内齿形的传动减速器装置，体积小，传动比大，负载大、精度高、速比大，能实现平稳的减速或增速传动，加工难度低，加工效率高，成本低，检测难度有效降低，而且设计方便，有利于大批量推广应用；将内齿廓曲线C预先设计为一条简单曲线，比如直线、圆弧或正弦曲线等，使得齿廓曲线便于加工检测，而且可以根据同时啮合齿数以及效率设计出一条理想的曲线，从而解决了现有技术中仍然解决不了内齿形难以加工检测，难以设计的问题。

本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。