一种摆线行星齿轮减速机构
阅读说明：本技术 一种摆线行星齿轮减速机构 (Cycloidal planetary gear speed reducing mechanism ) 是由 俞俊海 房卫东 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及减速机技术领域,公开了一种摆线行星齿轮减速机构,包括壳体、联轴器和输出轴,联轴器和输出轴均与壳体转动连接,壳体内设有一级减速组件和二级减速组件,联轴器穿入壳体内后与一级减速组件连接,输出轴穿入壳体内后与二级减速组件连接,一级减速组件与二级减速组件连接。本申请中原动机工作即可带动联轴器转动,联轴器驱动一级减速组件工作,实现一级减速；一级减速组件与二级减速组件配合驱动二级减速组件工作,实现二级减速；通过两级减速作用的配合有效地提高了减速机构的传动比,其结构简单,具有减速比大、轴向尺寸小、输出扭矩大、低噪音的优点。(The invention relates to the technical field of speed reducers and discloses a cycloidal planetary gear speed reducing mechanism which comprises a shell, a coupler and an output shaft, wherein the coupler and the output shaft are rotatably connected with the shell, a primary speed reducing component and a secondary speed reducing component are arranged in the shell, the coupler penetrates into the shell and then is connected with the primary speed reducing component, the output shaft penetrates into the shell and then is connected with the secondary speed reducing component, and the primary speed reducing component is connected with the secondary speed reducing component. In the application, the motor can drive the coupler to rotate when working, and the coupler drives the first-stage speed reduction assembly to work to realize first-stage speed reduction; the primary speed reduction assembly and the secondary speed reduction assembly are matched to drive the secondary speed reduction assembly to work, so that secondary speed reduction is realized; the transmission ratio of the speed reducing mechanism is effectively improved through the matching of two-stage speed reducing action, and the speed reducing mechanism has the advantages of simple structure, large speed reducing ratio, small axial size, large output torque and low noise.)
技术领域
本发明涉及减速机技术领域，尤其涉及一种摆线行星齿轮减速机构。
背景技术
减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，电动机、内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。
目前，公布号为CN111536208B的中国发明专利公开了一种行星齿轮减速机，包括壳体、行星架、输入轴和输出轴，壳体内转动设置有圆齿轮和三个行星轮，圆齿轮位于壳体的中心，并与输入轴连接；壳体内还固定设置有齿圈，三个行星轮绕着圆齿轮的周向均匀设置，并与圆齿轮、齿圈均啮合；行星架的一端与三个行星轮均连接、另一端与输出轴连接。工作时，输入轴驱动圆齿轮转动，圆齿轮与行星轮啮合并带动其发生自转，同时行星轮与齿圈啮合，并绕圆齿轮的轴线进行公转，以此带动行星架转动，达到输出轴减速的目的。
但是，上述方案仅通过圆齿轮将组合于行星架上的行星轮转动，使行星轮系统沿着齿圈自动绕行转动来实现减速的方式，难以满足用户较大的传动比的要求，其减速效果差，存在减速比小、输出扭矩小的缺陷。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本申请提出一种摆线行星齿轮减速机构。
本申请提出的一种摆线行星齿轮减速机构，包括壳体、联轴器和输出轴，联轴器和输出轴均与壳体转动连接，其特征在于：所述壳体内设有一级减速组件和二级减速组件，所述联轴器穿入壳体内后与一级减速组件连接，所述输出轴穿入壳体内后与二级减速组件连接，所述一级减速组件与二级减速组件连接。
通过采用上述技术方案，使用时，将减速机构安装在原动机上，使联轴器与原动机的输出轴连接，原动机工作即可带动联轴器转动，联轴器驱动一级减速组件工作，实现一级减速；一级减速组件与二级减速组件配合驱动二级减速组件工作，实现二级减速；通过两级减速作用的配合有效地提高了减速机构的传动比，具有减速比大、输出扭矩大的优点。
优选的，所述一级减速组件包括固定安装在联轴器上的摆线轴、固定安装在壳体内的活齿架和转动套设在活齿架上的圆齿轮，所述活齿架上开设有多个球孔，所述球孔内活动设置有活齿钢球，所述圆齿轮的内壁上开设有多个齿廓槽，所述活齿钢球与摆线轴的外周面及齿廓槽的内壁均相切。
通过采用上述技术方案，当原动机带动联轴器时，联轴器带动摆线轴转动，由于活齿钢球与摆线轴的外周面和齿廓槽的内顶面均相切，摆线轴推动活齿钢球在球孔内自转，活齿钢球与齿廓槽的内顶面抵紧并推动圆齿轮转动，实现一级减速，一级减速组件的结构简单，使本减速机构具有轴向尺寸小、低噪音的优点。
优选的，所述摆线轴远离联轴器的一端为横截面呈椭圆形的传动部。
通过采用上述技术方案，由于传动部的横截面呈椭圆形，联轴器带动摆线轴转动时，传动部推动活齿钢球在球孔内做上下移动的同时进行自转，此时位于传动部两端的活齿钢球与其所在齿廓槽的内顶面抵紧，以此推动圆齿轮转动实现一级减速，活齿钢球沿与传动部椭圆面的配合进一步降低了圆齿轮与联轴器之间速度的传递，有效地提高了一级减速的减速效率。
优选的，所述活齿架包括固定在壳体内的固定盘和固定盘上固定连接的凸环，所述凸环转动套设在传动部上，且所述球孔开设在凸环上。
通过采用上述技术方案，活齿架通过固定盘固定在壳体内，当摆线轴转动时，传动部在凸环内转动，此时活齿钢球沿摆线轴的椭圆面在球孔内上下移动，同时球孔的限制使活齿钢球发生自转，达到活齿钢球推动圆齿轮转动的目的。
优选的，所述壳体内开设有固定槽，所述固定盘过盈配合在固定槽内。
通过采用上述技术方案，固定盘过盈配合在固定槽内，固定槽对固定盘具有限制作用，有效地防止了活齿架发生晃动，确保一级减速组件的减速效果。
优选的，所述摆线轴与联轴器上均开设有销孔，所述销孔内插接有弹性销，所述摆线轴通过弹性销固定安装在联轴器上。
通过采用上述技术方案，弹性销具有良好的弹性及抗剪切力，摆线轴与联轴器通过弹性销连接，使两者连接时具有良好的抗冲击性能和稳定性。
优选的，所述二级减速组件包括固定安装在壳体内的内齿圈和转动设置在输出轴端面上的行星轮，所述输出轴与圆齿轮同轴设置，所述行星轮围绕圆齿轮的外周设置，且所述行星轮与圆齿轮和内齿圈均啮合。
通过采用上述技术方案，当圆齿轮转动时，圆齿轮与行星轮啮合并带动行星轮自转，同时行星轮与内齿圈啮合，此时内齿圈的限制使行星轮绕圆齿轮的轴线进行公转，进而带动输出轴转动，实现二级减速。
优选的，所述行星轮沿圆齿轮的圆周方向均匀布设有至少三个。
通过采用上述技术方案，由于圆齿轮的转动是由传动部及活齿钢球的挤压造成的，椭圆形的传动部转动易导致圆齿轮发生晃动，此时至少三个的行星轮沿圆齿轮的圆周方向对其施加均匀的外力，使圆齿轮得以稳定地转动，确保减速机构内部各部件之间连接的稳定性。
优选的，所述联轴器、输出轴分别通过第一轴承、第二轴承与壳体转动连接。
通过采用上述技术方案，联轴器通过第一轴承实现与输入端盖的连接，输出轴通过第二轴承实现与输出端盖的连接，第一轴承和第二轴承均起到减小转动时的摩擦系数和保证旋转精度的作用，提高了减速机构的灵活性。
优选的，所述壳体上开设有供输出轴穿出的通孔，所述第二轴承设有两个，两个所述第二轴承分别位于通孔的两端。
通过采用上述技术方案，两个第二轴承由通孔的两端对输出轴形成稳定支撑，有效地防止了输出轴在转动的过程中发生晃动，起到提高输出轴稳定性的作用。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请原动机工作即可带动联轴器转动，联轴器驱动一级减速组件工作，实现一级减速；一级减速组件与二级减速组件配合驱动二级减速组件工作，实现二级减速；通过两级减速作用的配合有效地提高了减速机构的传动比，具有减速比大、输出扭矩大的优点；
2.本申请当摆线轴转动时，传动部推动活齿钢球在球孔内做上下移动的同时进行自转，此时位于传动部两端的活齿钢球与其所在齿廓槽的内顶面抵紧，以此推动圆齿轮转动实现一级减速，活齿钢球沿与传动部椭圆面的配合进一步降低了圆齿轮与联轴器之间速度的传递，有效地提高了一级减速的减速效率；且其结构简单，具有轴向尺寸小、低噪音的优点；
3.本申请活齿架通过固定盘固定在壳体内，当摆线轴转动时，传动部在凸环内转动，此时活齿钢球沿摆线轴的椭圆面在球孔内上下移动，同时球孔的限制使活齿钢球发生自转，进而达到活齿钢球推动圆齿轮转动的目的。
附图说明
图1为本申请实施例整体结构的剖视图。
图2为本申请实施例中一级减速组件的结构示意图。
图3为本申请实施例中摆线轴的结构示意图。
图4为本申请实施例中活齿架的结构示意图。
图5为本申请实施例中壳体的结构示意图。
图6为本申请实施例中圆齿轮的结构示意图。
图7为本申请实施例中二级减速组件的结构示意图。
图8为本申请实施例一级减速组件与二级减速组件配合状态示意图。
附图标记说明：1、壳体；11、通孔；12、固定槽；
2、联轴器；21、销孔；22、弹性销；23、第一轴承；
31、摆线轴；311、连接部；312、传动部；
32、活齿架；321、固定盘；322、凸环；323、球孔；
33、活齿钢球；
34、圆齿轮；341、齿廓槽；
41、行星轮；42、内齿圈；
5、输出轴；51、第二轴承。
具体实施方式
以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种摆线行星齿轮减速机构。参照图1，摆线行星齿轮减速机构包括壳体1、联轴器2、一级减速组件、二级减速组件和输出轴5。联轴器2和输出轴5分别位于壳体1的两端，并均与壳体1转动连接。一级减速组件和二级减速组件均设于壳体1内，联轴器2穿入壳体1内后与一级减速组件连接，输出轴5穿入壳体1内后与二级减速组件连接，且一级减速组件与二级减速组件连接。
参照图1，联轴器2为现有设备，采用螺栓夹紧联轴器2。壳体1的两端均开设有通孔11，联轴器2的一端与原动机的输出轴5连接、另一端通过通孔11及第一轴承23与壳体1转动连接。输出轴5为圆柱体形，其靠近联轴器2的一端一体成型为圆盘状，输出轴5与联轴器2同轴设置。输出轴5的一端与工作机连接、另一端通过通孔11及第二轴承51与壳体1转动连接。第二轴承51设有两个，两个第二轴承51分别固定在壳体1后端通孔11的两端，以此对输出轴5形成稳定支撑，防止输出轴5晃动。
参照图2、图3，一级减速组件包括摆线轴31、活齿架32、活齿钢球33和圆齿轮34。摆线轴31包括一体成型的连接部311和传动部312，连接部311的横截面呈圆形，其与联轴器2插接配合。传动部312的横截面呈椭圆形，其位于连接部311远离联轴器2的一端。连接部311的圆柱面上和联轴器2上均开设有销孔21，安装时将连接部311的销孔21与联轴器2的销孔21对齐，然后插入弹性销22，即可实现摆线轴31与联轴器2的固定连接，且此时摆线轴31与联轴器2同轴度。弹性销22具有良好的弹性及抗剪切力，使摆线轴31与联轴器2之间连接稳定，且具有良好的抗冲击性能。
参照图2、图4，活齿架32包括一体成型的固定盘321和凸环322，固定盘321和凸环322均呈圆形，固定盘321的圆面中心开设有中心孔，凸环322与中心孔连通。结合图5所示，壳体1的内壁上开设有固定槽12，固定盘321过盈配合在固定槽12内，以此将活齿架32固定在壳体1内，防止活齿架32晃动。凸环322转动套设在传动部312上，并与摆线轴31同轴度。凸环322上开设有多个球孔323，多个球孔323沿凸环322的圆周方向均匀分布。活齿钢球33活动设置在球孔323内，并与传动部312的椭圆面相切。
参照图2、图6，圆齿轮34转动套设在凸环322上，其与活齿架32同轴设置。圆齿轮34的外壁上一体成型有多个齿牙、内壁开设有多个齿廓槽341，齿廓槽341的直径大于活齿钢球33的直径，活齿钢球33与齿廓槽341的内壁相切。当联轴器2转动时，联轴器2带动摆线轴31转动，摆线轴31的传动部312推动活齿钢球33在球孔323内做上下移动，同时活齿钢球33自转，此时位于传动部312两端的活齿钢球33与其所在齿廓槽341的内顶面抵紧，以此推动圆齿轮34转动，实现一级减速。
参照图1、图7，二级减速组件包括行星轮41和内齿圈42。行星轮41转动安装在输出轴5的圆盘面上，其转动轴线与输出轴5的转动轴线平行。行星轮41设有三个，三个行星轮41沿输出轴5的圆周方向均匀布设。内齿圈42固定安装在壳体1的内壁上，其与圆齿轮34同轴设置。结合图8所示，三个行星轮41围绕圆齿轮34的外周均匀布设，并与圆齿轮34和内齿圈42均啮合，此时圆齿轮34与输出轴5同轴度。当圆齿轮34转动时，圆齿轮34与行星轮41啮合并带动行星轮41自转，同时行星轮41与内齿圈42啮合，以此绕圆齿轮34的轴线进行公转，进而带动行星架及输出轴5转动，实现二级减速。
设计减速机构时，其减速比、圆齿轮34及摆线轴31相关参数的计算方式如下。
总减速比的计算公式：
其中，活齿钢球33的减速比Zk-圆齿轮34齿廓槽341数，ZG-活齿钢球33数目，ZB-内齿圈42齿数，ZA-圆齿轮34外齿数。
圆齿轮34的齿廓槽341面理论齿廓方程如下：
式中：X1为齿廓槽341面的横坐标；Y1为齿廓槽341面的纵坐标；参数t为角度，其取值范围为0-360°；A为常系数，其公式为：A＝r2*(9+k2)；B为幅值系数，其公式为：B＝6*k*r2；C为频率系数，其公式为：C＝i+1。
摆线轴31的传动部312椭圆面的理论齿廓方程如下：
式中：X2为传动部312椭圆面的横坐标；Y2为传动部312椭圆面的纵坐标；参数t为角度，其取值范围为0-360°；E和F均为幅值系数，E的计算公式为：E＝3*r，F的计算公式为：F＝r*k；其中，r为发生圆半径；k为短幅因子。
为体现本发明的圆齿轮34的齿廓槽341面与摆线轴31的传动部312椭圆面的位置关系，本实施例设定如下参数的具体数值，如表1所示：
表1摆线活齿减速器参数表
序号
项目
符号
结果
1
活齿钢球33数目
Z<sub>G</sub>
12
2
圆齿轮34齿廓槽341数
Z<sub>K</sub>
10
3
活齿钢球33半径
r<sub>Z</sub>
2mm
4
发生圆半径
r
4mm
5
短幅因子
k
0.15
可得，圆齿轮34的齿廓槽341面理论齿廓方程为：
摆线轴31的传动部312椭圆面的理论齿廓方程为：
圆齿轮34的齿廓槽341面和摆线轴31的传动部312椭圆面根据上述方程式进行设置。对于不同领域的减速设备，根据原动机和工作机之间的转速所需减速比，设计圆齿轮34的齿廓槽341面和摆线轴31的传动部312椭圆面，可以通过改变活齿钢球33的数目、圆齿轮34的齿廓槽341面以及摆线轴31的传动部312椭圆面的齿廓，来达到活齿架321输出转速的调节。
本申请的实施原理为：工作时，将本减速机构安装在原动机上，使联轴器2与原动机的输出轴5连接；原动机工作即可带动联轴器2和摆线轴31转动，摆线轴31的传动部312推动活齿钢球33在球孔323内做上下移动，同时由于活齿钢球33与传动部312的椭圆面相切，活齿钢球33发生自转，此时位于传动部312两端的活齿钢球33与其所在齿廓槽341的内顶面抵紧，活齿钢球33在自转的同时即可推动圆齿轮34转动，此过程实现一级减速；圆齿轮34与行星轮41啮合并带动行星轮41自转，同时行星轮41与内齿圈42啮合，以此绕圆齿轮34的轴线进行公转，进而带动行星架及输出轴5转动，实现二级减速；摆线轴31、活齿架32和圆齿轮34和活齿钢球33的配合形成了一级减速，圆齿轮34、行星轮41和内齿圈42的配合形成了二级减速，两级减速作用的配合有效地提高了减速机构的传动比；且其结构简单，可根据原动机和工作机之间的转速所需减速比，选择对应的活齿钢球33、圆齿轮34以及摆线轴31调节输出转速，具有减速比大、轴向尺寸小、输出扭矩大、低噪音的优点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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