一种可用于机器人关节减速器的余弦渐开线少齿差传动装置，它是由高速级太阳轮、高速级行星轮、行星轮轴承、偏心轴、行星轮垫片、高速级内齿轮、左端盖、左端盖螺钉、左端盖密封、密封座螺钉、密封座、密封座垫片、输出轴左滚动体、低速级内齿轮、输出轴右滚动体、右端盖螺钉、右端盖、输出轴右盖、低速级右行星轮、输出轴穿杆组件、输出轴端盖盖板、低速级左行星轮、右密封、偏心轴右轴承滚动体、左偏心轴承滚动体、右偏心轴承滚动体和偏心轴左轴承滚动体组成；本发明专利技术是一种以行星齿轮传动和少齿差传动为基础的通过改变少齿差传动的齿形而构成的新型精密减速器，在机械传动技术领域里，它可作为机器人关节减速器和风力发电增速器的一部分或全部。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种可用于机器人关节减速器的余弦渐开线少齿差传动装置，它是一 种W行星齿轮传动和少齿差传动为基础的通过改变少齿差传动的齿形而构成的新型精密 减速器，属于机械传动
，它可用于作为机器人关节减速器和风力发电增速器的一 部分或全部。
技术介绍
机器人减速器的精度、刚度、效率、体积对于其工作性能具有重要影响，该类减速 器要求传动比大，一般在100W上，如果直接采用行星减速器，则通常需要S级减速器串 联。渐开线行星减速器的优点是传动效率很高，但缺点是零件数量多，影响体积和成本的减 少，因此目前主要采用的是谐波减速器和少齿差行星减速器，前者适用于小扭矩工况，后者 适用于大扭矩工况。在用做机器人减速器时，单级少齿差减速器的传动比通常不够大，因此 实际机器人底座端减速器通常是由一级行星减速器和一级摆线减速器串联而成，可称为行 星少齿差减速器，其中的行星传动适合高速传动和具有高效率特征，其中的少齿差减速器 具有大速比和小体积特征。少齿差减速器的齿形通常有两种，一种是摆线齿形，一种是渐开 线齿形。渐开线齿形虽然具有很高的传动效率，但是其齿形是由多段曲线构成，在数学上是 超越方程，只具有0阶连续性，不具备高阶连续性，而少齿差传动要求数十对齿之间所有位 置协调，该种超越方程在形成包络面时容易出现干设，因此，在使用渐开线齿形在实现一齿 差传动时（大传动比）时必须对齿形进行大范围齿形变位、齿高缩短等变形，该种计算缺乏 必要的理论基础，因此调整计算主要依靠经验，为了避免渐开线多段齿形的干设，缩短和变 位的齿轮的重叠系数很小，很多轮齿会在很长时间退出工作状态，不能同时晒合，减少了同 时晒合的齿数，该样就限制了其承载能力的提高。同时，该类齿形的两侧的运动协调也非常 复杂，需要在一个齿槽中通过减小侧隙来减小减速器回差，该给制造过程带来了很大的难 度，因此该种齿形很难直接用于设计制造精密的机器人减速器。但是渐开线齿形的很小的 压力角和很高的传动效率对于设计高性能的机器人减速器具有强大优势，需要加W利用。 摆线齿形具有高阶光滑特性，从原理上摆线和圆可W形成严格的共辆运动，所W具有很多 圆形针齿的内齿轮和具有摆线结构的外齿轮具有多齿协调和同时晒合的特性，也就是说其 有50%的齿同时承载传动力，另外的50%的齿防止齿轮向相反方向运动，可有效消除齿轮 回差，提高传动精度，其优点是不要求在一个齿槽间将针齿和摆线齿的间隙做得很小，该种 方法可W利用齿轮宏观的变形来避免局部的严重干设，和降低减速器对结合面的杂质的敏 感性。但是摆线传动也有缺点，其重要缺点有两个：一是采用圆弧齿形作为内齿轮的基本齿 形时，齿形的切线一直绕中屯、旋转，变动范围360度，而渐开线内齿轮齿形的有效部分的切 线变化很小，其法向一直与接触点的圆弧切线保持20度的压力角，有时可W设计成更小的 压力角。而摆线齿轮和针轮的接触点的法线与该点的圆周切线方向的夹角接近90度，平均 压力角为70度左右，二者在传递同样切向力所需要的法向力几乎差两倍，该是个巨大的差 距，该也是导致转臂轴承需要提供很大的力量和容易损坏的原因之一。此外摆线减速器的 针轮轮齿曲率半径太小，接触应力很大。摆线齿轮的另一个重大问题在于其输出机构，该种 行星运动的输出从原理上容易想到利用十字滑块和偏屯、轴结构，但是采用十字滑块消除间 隙复杂，且需要增加的零件数量多，增加了成本和体积。偏屯、轴输出的简化形式是采用悬臂 的外圆和行星轮的孔晒合，该种方式实际上可W看成是行星齿轮上的一组圆形齿形（轴） 和输出轴的一组具有同样数量的圆形齿形（孔）的点接触晒合过程。但是该输出机构一样 存在压力角问题，一半的销轴负责输出载荷，但是其压力角分布在180度范围，通常输出轴 数量为3-6个，因此其工作在教好压力角状态的销轴只有一个或不到1个，该意味着强大的 输出扭矩只由极少的有限的几个输出销轴承担，因此导致该些销轴容易弯曲和破坏。采用 零齿差渐开线齿轮实现输出是第=种可用方式，但是为了避免干设需要做复杂的变位，且 变位后的齿轮变得瘦小、很多齿不能同时晒合。RV传动采用曲柄结构和增加了滚动轴承W 提高承载能力，但是很多载荷转移到了前一级行星齿轮传动上，导致对该齿轮的角度定位 要求和承载能力的提升。如果把渐开线零齿差输出结构和圆柱销轴输出结构都看成某种零 齿差传动，则可望得到新的解决方案。此外，传统的销轴结构采用分体制造和组装的方式， 该样降低了机器的总体精度，提高了各零件的制造要求。 本专利技术结合渐开线齿轮的小压力角优势和摆线齿轮的曲线无限光滑特性优势、运 动协调优势提出一种齿形上接近渐开线但具有无限光滑特性的余弦渐开线齿形，同时针对 输出机构的压力角波动大问题提出零齿差拟渐开线非圆销轴输出机构提高同时输出的齿 形数量和减小其压力角，第=通过对整体结构的优化和整体化设计大幅度减少零件数量。
技术实现思路
本专利技术的基本原理是充分借鉴渐开线齿形压力角小和效率高的优点和摆线齿形 为周期性连续高阶光滑曲线容易实现内外齿轮协调的优点，设计一种余弦渐开线齿形，即 通过对余弦曲线进行调制并将其叠加在基圆曲线上形成周期性的高阶光滑的曲线，使曲线 的形状在主要区间充分接近渐开线齿形，然后按照少齿差传动的传动比关系，通过共辆运 动包络出相晒合的内齿轮或外齿轮的齿形，该样就可W构造出一组内晒合少齿差减速器， 称之为拟渐开线余弦齿轮传动或简趁称余弦渐开线传动。该传动方式可W用于制造单级的 余弦渐开线减速器，也可W与一级行星减速器串联成行星少齿差减速器，其中余弦渐开线 少齿差减速器作为低速输出级，行星传动作为其高速级，也可W采用多级余弦渐开线减速 器构成大减速比的减速器。需要说明的是，在确定一对齿轮的齿形时，先按照上述余弦减开 线确定主动齿轮还是先确定从动齿轮的齿形并无特别限制，原则上可W先确定其中的任意 一个齿轮的齿形，再按照传动关系包络出相晒合的另一个齿轮的齿形，也可W通过对一对 齿形公共参数的优化同时获得两个齿轮的齿形。。 本专利技术的另一个重大措施是，针对少齿差减速器的穿杆输出机构压力角大和容易 损坏的问题，提出一种形状接近渐开线的穿杆截面结构替代圆柱形穿杆截面，按照行星齿 轮和输出机构之间相对角速度为零（零齿差传动）的关系利用共辆运动方程获得行星齿轮 内孔（穿杆孔）的齿形，或先确定穿杆孔的形状，然后利用包络原理获得穿杆的截形。考虑 到该部分的内孔曲面加工的困难，可W考虑将低速级行星从穿杆孔最大尺寸位置分成内外 两部分，即从与所有穿竿孔贯穿的合适位置将齿轮分成外圈和内圈，中间通过销钉和各自 边界上的半圆孔连接，该样可w使封闭的穿杆孔成为开口孔，便于采用大砂轮进行磨削加 工。 见图1、图2,本专利技术一种可用于机器人关节减速器的余弦渐开线少齿差传动装 置，它是由高速级太阳轮01、高速级行星轮02、行星轮轴承03、偏屯、轴04、行星轮垫片05、 高速级内齿轮06、左端盖07、左端盖螺钉08、左端盖密封09、密封座螺钉10、密封座11、密 封座垫片12、输出轴左滚动体13、低速级内齿轮14、输出轴右滚动体当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可用于机器人关节减速器的余弦渐开线少齿差传动装置，其特征在于：它是由高速级太阳轮(01)、高速级行星轮(02)、行星轮轴承(03)、偏心轴(04)、行星轮垫片(05)、高速级内齿轮(06)、左端盖(07)、左端盖螺钉(08)、左端盖密封(09)、密封座螺钉(10)、密封座(11)、密封座垫片(12)、输出轴左滚动体(13)、低速级内齿轮(14)、输出轴右滚动体(15)、右端盖螺钉(16)、右端盖(17)、输出轴右盖(18)、低速级右行星轮(19)、输出轴穿杆组件(20)、输出轴端盖盖板(21)、低速级左行星轮(22)、右密封(23)、偏心轴右轴承滚动体(24)、左偏心轴承滚动体(25)、右偏心轴承滚动体(26)和偏心轴左轴承滚动体(27)组成，高速级太阳轮(01)安装在复数个行星轮轴承(03)上的复数个高速级行星轮(02)，它们安装在偏心轴(04)左端伸出的多个行星轮轴上,行星齿轮两端的行星轮垫片(05)用于减少行星齿轮端面的摩擦,上述高速级行星齿轮(02)、高速级太阳轮(01)与高速级内齿轮(06)组成了高速级传动，用于将从高速级太阳轮(01)中传入的来自电机的高速运动转换成偏心轴(04)的较低速旋转运动；高速级内齿轮(06)、左端盖(07)、左端盖螺钉(08)、输出轴右盖(18)、输出轴穿杆组件(20)、输出轴端盖盖板(21)组成了输出组件，其中的输出轴穿杆(20)上有1组穿杆，其截形曲线根据包络理论由低速级右、左行星齿轮(19、22)的与穿杆啮合的穿杆孔曲线包络形成，或反之，先确定穿杆的截形曲线，然后根据零齿差传动原理由该曲线包络出穿杆孔的截形曲线；密封座螺钉(10)、密封座(11)、密封座垫片(12)、低速级内齿轮(14)、右端盖螺钉(16)、右端盖(17)通过螺钉连接成一体，成为整个减速器的壳体组件，它通过左端盖密封(09)实现与输出组件之间的密封；同时通过右密封(23)实现与高速输入轴之间的密封；输出轴左滚动体(13)、输出轴右滚动体(15)用于实现输出组件在壳体组件上的支撑；偏心轴右轴承滚动体(24)、左偏心轴承滚动体(25)、右偏心轴承滚动体(26)、偏心轴左轴承滚动体(27)4组轴承分别用于实现低速级左、右行星齿轮(22、19)在偏心轴(04)上的支撑，而低速级右行星轮(19)、低速级左行星轮(22)与低速级内齿轮(14)与偏心轴(04)一起构成少齿差传动，用于将来自偏心轴(04)的较低转速进一步降低，构成了该传动系统的低速级，所述的高速级和低速级串联构成了一个双级减速器。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志同，
申请(专利权)人：陈志同，
类型：发明
国别省市：北京;11
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