蝸輪少齒差組執(zhí)行器的制造方法
【專利摘要】蝸輪少齒差組執(zhí)行器，包括減速箱箱體、前端蓋、兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)和反饋系統(tǒng)，一級(jí)減速機(jī)構(gòu)是蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)，二級(jí)減速機(jī)構(gòu)是少齒差減速機(jī)構(gòu)。有益效果是：效率高、體積小、使用壽命長(zhǎng)；可承受長(zhǎng)時(shí)間靜止?fàn)顟B(tài)下負(fù)載；可長(zhǎng)時(shí)間工作無需維護(hù)和保養(yǎng)；自鎖性好，反饋精度高。
【專利說明】蝸輪少齒差組執(zhí)行器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于減速機(jī)械【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及驅(qū)動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)或設(shè)備進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行器。
【背景技術(shù)】
[0002]驅(qū)動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)或設(shè)備進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以低速重載為主，輸出轉(zhuǎn)速不高(轉(zhuǎn)速范圍在0.125?0.8rpm),以是否可以驅(qū)動(dòng)目標(biāo)物體作為主要的選型參數(shù)，主要以扭矩/推力為選擇參數(shù)，同時(shí)需具備自鎖能力，即在執(zhí)行機(jī)構(gòu)停止?fàn)顟B(tài)下，被驅(qū)動(dòng)裝備自身負(fù)載力矩反向驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)有技術(shù)中常用的是蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的減速機(jī)，如附圖1所示。其A端為輸入端，B端為輸出端，I為第一級(jí)蝸輪組，II為反饋設(shè)備，III為第二級(jí)蝸輪組。因?yàn)樽鳛閳?zhí)行器所需減速機(jī)構(gòu)的總減速比大，為2000以上，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速通常為1200?1500rpm，所以多數(shù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)用兩級(jí)蝸輪減速機(jī)構(gòu)。其不足是:蝸輪減速機(jī)構(gòu)效率低，兩個(gè)蝸輪組中，第一級(jí)蝸輪組(I )的機(jī)械效率為:75%，第二級(jí)蝸輪組(III)為35%，這樣總減速機(jī)構(gòu)的減速比為0.26% ;而反饋設(shè)備(II)放置于第一級(jí)蝸輪組(I )輸出軸位置，第二級(jí)蝸輪組(III)中蝸輪與蝸桿配合的間隙量會(huì)影響到反饋的精度，存在效率低、壽命低、易卡死、反饋精度低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種蝸輪少齒差組執(zhí)行器，通過對(duì)減速機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、齒形優(yōu)化、反饋傳導(dǎo)優(yōu)化，提高整體機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率、使用壽命、反饋精度。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:蝸輪少齒差組執(zhí)行器，包括減速箱箱體、前端蓋、兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)和反饋系統(tǒng)，一級(jí)減速機(jī)構(gòu)是蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu):蝸桿前部是蝸桿齒，蝸桿后端與輸入端相連；其特征在于:所述兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)的二級(jí)減速機(jī)構(gòu)是少齒差減速機(jī)構(gòu)，所述少齒差減速機(jī)構(gòu)包括:少齒差行星輪、少齒差齒圈、星輪軸、少齒差架板片、偏心軸和輸出軸；所述少齒差行星輪中心位置有中心孔，孔內(nèi)鑲嵌行星輪中心銅套，少齒差行星輪上沿圓周均勻分布有4?8星輪軸孔，星輪軸孔內(nèi)鑲嵌星輪軸銅套，星輪軸銅套的內(nèi)徑等于星輪軸直徑與兩倍的少齒差行星輪與少齒差齒圈心距之和，即星輪軸銅套的內(nèi)徑=星輪軸直徑+2*少齒差行星輪與少齒差齒圈心距；所述輸出軸上端為法蘭面，法蘭面上沿圓周均布4?8個(gè)圓孔，輸出軸法蘭面中間有臺(tái)階孔，大孔內(nèi)壁鑲嵌復(fù)合軸承，底端小孔鑲嵌制動(dòng)套；所述架板片是圓板，圓板上中心位置有中心孔，沿圓周均勻分布4?8個(gè)圓孔；4?8根星輪軸下端固定在輸出軸法蘭面上均勻分布的4?8個(gè)圓孔中，星輪軸依次對(duì)應(yīng)穿過少齒差行星輪上圓周均布的星輪軸孔，與架板片上的圓周均勻分布的圓孔固定連接，將少齒差行星輪夾于輸出軸與少齒差架板片之間，少齒差行星輪位于與少齒差齒圈齒面相嚙合處；所述少齒差齒圈固定在減速箱箱體(27)上，少齒差齒圈齒數(shù)比少齒差行星輪齒數(shù)多I?4個(gè)齒；所述偏心軸是空心軸，其上部是同心軸段，一級(jí)減速機(jī)構(gòu)的蝸輪固定安裝在偏心軸上部的同心軸段，與蝸桿相配合，偏心軸的下部是偏心軸段，偏心軸段插入少齒差行星輪中心孔中，偏心軸上端通過軸承安裝在減速箱箱體上，下端插入到輸出軸上端法蘭面的中心孔中復(fù)合軸承內(nèi)；輸出軸通過軸承安裝在箱體底部，
[0005]本實(shí)用新型所述蝸輪少齒差組執(zhí)行器，其特征在于:所述蝸輪少齒差組執(zhí)行器反饋系統(tǒng)包括反饋桿、大齒輪、小齒輪和編碼器，所述反饋桿下端穿過偏向軸的中孔，通過制動(dòng)套固定于輸出軸上端法蘭面的中心孔中，反饋桿上端與大齒輪相連，大齒輪與小齒輪嚙合，小齒輪與編碼器相連。
[0006]本實(shí)用新型所述蝸輪少齒差組執(zhí)行器，其特征在于:所述蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)中蝸桿(26)是ZC型一次包絡(luò)圓弧齒；蝸輪進(jìn)行齒形修正，將蝸輪齒面喉節(jié)中線向上偏移，蝸輪中心線上側(cè)外圓減小，下側(cè)外圓增大。
[0007]本實(shí)用新型的原理是將傳統(tǒng)的兩級(jí)蝸輪減速機(jī)構(gòu)的第二級(jí)減速機(jī)構(gòu)改為少齒差減速機(jī)構(gòu)，少齒差減速機(jī)構(gòu)為Z-X-V型單偏心浮動(dòng)盤式少齒差機(jī)構(gòu)的改型，同時(shí)對(duì)一級(jí)減速機(jī)構(gòu)的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)優(yōu)化，反饋系統(tǒng)與輸出軸(9)直接相連，形成本實(shí)用新型的執(zhí)行器機(jī)構(gòu)。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0009]1、將少齒差行星輪作為浮動(dòng)盤，星輪軸從少齒差行星輪的星輪軸孔穿出，兩端分別固定于輸出軸和少齒差架板片上，少齒差行星輪置于兩者之間。使行星軸所承載少齒差行星輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的負(fù)荷同時(shí)分擔(dān)于少齒差架板片上，少齒差架板片起到了保證星輪軸位置度固定、扭動(dòng)力約束及少齒差行星輪的上下位移量約束的作用，提高了運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性；
[0010]2、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的ZC型一次包絡(luò)圓弧齒為凹齒面，與蝸輪的凸齒面相嚙合，比傳統(tǒng)的ZA型平齒面蝸桿與凸齒面蝸輪相嚙合相比，增加了嚙合面積，減少了接觸疲勞強(qiáng)度，提高了機(jī)械效率；對(duì)蝸輪齒形修正，將齒面喉節(jié)中線向上偏移，減小蝸輪上端直徑，加大蝸輪下端外圓直徑，增加了齒面的的重合率；
[0011]3、少齒差機(jī)構(gòu)效率高、使用壽命長(zhǎng)；
[0012]4、少齒差機(jī)構(gòu)為內(nèi)外齒相嚙合，即向外凸起的行星輪的漸開線外齒和向內(nèi)凹陷的齒圈的漸開線內(nèi)齒面相嚙合，結(jié)合面積大，使機(jī)構(gòu)可承受長(zhǎng)時(shí)間靜止?fàn)顟B(tài)下負(fù)載；
[0013]5、少齒差機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒結(jié)構(gòu)，不會(huì)如外齒結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)時(shí)將潤(rùn)滑油甩出，而是在少齒差齒圈和少齒差行星輪之間均勻循環(huán)，起到良好的潤(rùn)滑作用；內(nèi)齒和ZC型蝸桿齒面均為凹陷齒面，具有良好的蓄油特性，使整體機(jī)構(gòu)可長(zhǎng)時(shí)間工作無需維護(hù)和保養(yǎng)；
[0014]6、自鎖性好，蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)具有較為可靠的自鎖性，少齒差機(jī)構(gòu)也具有自鎖性，使機(jī)構(gòu)具備了雙重自鎖保護(hù)的作用。
[0015]7、反饋桿穿過偏心軸的中心孔與輸出軸上端直接相連，避免了由齒輪與齒輪之間的間隙所產(chǎn)生的誤差；提高了反饋精度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖1傳統(tǒng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)
[0017]附圖2蝸輪少齒差減速箱軸測(cè)圖
[0018]附圖3蝸輪少齒差減速箱爆炸圖
[0019]附圖4蝸輪少齒差減速箱剖面軸測(cè)圖
[0020]附圖5蝸輪少齒差執(zhí)行器的整體結(jié)構(gòu)[0021]圖中，1、星輪軸卡環(huán)，2、少齒差架板片，3、少齒差行星輪，4、星輪軸銅套，5、星輪軸，6、行星輪中心銅套，7、復(fù)合軸承，8、制動(dòng)套，9、輸出軸，10、軸用彈性擋圈，11、深溝球軸承，12、孔用彈性擋圈，13、前端蓋，14、彈簧墊圈，15、內(nèi)六角圓柱頭螺釘，16、中心銅套，17、軸用彈性擋圈，18、蝸輪，19、鍵，20、偏心軸，21、少齒差齒圈，22內(nèi)六角圓柱頭螺釘，23孔用彈性擋圈，24、深溝球軸承，25、蝸桿中心銅套，26、蝸桿，27、減速箱箱體，28、深溝球軸承，29、軸用彈性擋圈，30、反饋軸，31、大齒輪，32、小齒輪，
[0022]33、編碼器。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0024]實(shí)施例是法蘭為FlO (IS05211-2001)，輸出扭矩:240N.m的蝸輪少齒差組執(zhí)行器。包括減速箱箱體27、前端蓋13、兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)和反饋系統(tǒng)，一級(jí)減速機(jī)構(gòu)是蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu):蝸桿26前部是蝸桿齒，蝸桿26后端與輸入端9相連，蝸桿26z=l，m=2，ZC型蝸桿，蝸輪18z=33，m=2,蝸桿26兩端裝配深溝球軸承24，并通過孔用彈性擋圈23定位于減速箱箱體20上，兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)的二級(jí)減速機(jī)構(gòu)是少齒差減速機(jī)構(gòu)，少齒差減速機(jī)構(gòu)包括:少齒差行星輪3、少齒差齒圈26、星輪軸5、少齒差架板片2、偏心軸20和輸出軸9 ;所述少齒差行星輪3中心位置有中心孔，孔內(nèi)鑲嵌行星輪中心銅套6，少齒差行星輪3上沿圓周均勻分布有8個(gè)星輪軸孔，星輪軸孔內(nèi)鑲嵌星輪軸銅套4，中心銅套6下端有法蘭，法蘭朝向輸出軸9，將少齒差行星輪3與輸出軸9之間分開，減速摩擦，星輪軸銅套4的內(nèi)徑等于星輪軸5直徑與兩倍的少齒差行星輪與少齒差齒圈心距之和，即星輪軸銅套4的內(nèi)徑=星輪軸5直徑+2*少齒差行星輪與少齒差齒圈心距；輸出軸9上端為法蘭面，法蘭面上沿圓周均布8個(gè)圓孔，輸出軸9法蘭面中間有臺(tái)階孔，大孔內(nèi)壁鑲嵌復(fù)合軸承7，底端小孔鑲嵌制動(dòng)套8 ;架板片2是圓板，圓板上中心位置有中心孔，沿圓周均勻分布8個(gè)圓孔；8根星輪軸5下端固定在輸出軸9法蘭面上均勻分布的8個(gè)圓孔中，;星輪軸5依次對(duì)應(yīng)穿過少齒差行星輪3上圓周均布的星輪軸孔，與架板片2上的圓周均勻分布的圓孔固定連接，將少齒差行星輪3夾于輸出軸11與少齒差架板片2之間，用彈簧卡環(huán)I套到星輪軸5上下兩端的卡槽上，固定整體機(jī)構(gòu)，輸出軸9通過深溝球軸承11安裝到前端蓋13上，前端蓋固定在減速箱箱體27下端，前端蓋13依照FlO (IS05211-2001)設(shè)計(jì)，少齒差齒圈21z=31，m=2.5，少齒差齒圈26通過內(nèi)六角圓柱頭螺釘27固定安裝在減速箱箱體27腔體內(nèi)孔的臺(tái)階上；少齒差行星輪3位于與少齒差齒圈26齒面相嚙合處；少齒差齒圈26齒數(shù)比少齒差行星輪3齒數(shù)多I個(gè)齒；偏心軸20是空心軸，其上部是同心軸段，一級(jí)減速機(jī)構(gòu)的蝸輪18固定安裝在偏心軸20上部的同心軸段，與蝸桿26相配合，蝸輪18通過鍵19固定安裝在偏心軸20上部的同心軸段鍵槽位置，通過鍵19固定，與蝸桿26相嚙合，蝸輪進(jìn)行齒形修正，將蝸輪齒面喉節(jié)中線向上偏移，蝸輪中心線上側(cè)外圓減小，下側(cè)外圓增大，蝸輪18下端裝配軸用彈性擋圈17定位，上端依次裝配軸套6、深溝球軸承28、孔用彈性擋圈29、軸套16、軸用彈性擋圈17，其中深溝球軸承28裝配于減速箱箱體20的上孔中，并通過孔用彈性擋圈29定位，防止上下串動(dòng)。偏心軸20的下部是偏心軸段，偏心軸段插入少齒差行星輪3中心孔中，偏心軸20上端部通過軸承安裝在減速箱箱體27上，下端插入到輸出軸9上端法蘭面的中心孔中復(fù)合軸承7內(nèi)；所述輸出軸9上端為法蘭面，法蘭上設(shè)有與少齒差行星輪3上星輪軸孔相對(duì)應(yīng)的孔，輸出軸9通過深溝球軸承11安裝在前端蓋13上，并通過孔用彈性擋圈12和軸用彈性擋圈10固定，前端蓋固定在減速箱箱體下端27，星輪軸5下端固定在輸出軸法蘭與少齒差行星輪3上星輪軸孔相對(duì)應(yīng)的孔內(nèi)；反饋系統(tǒng)包括反饋桿30、大齒輪31、小齒輪32和編碼器33，反饋桿30下端穿過偏向軸20的中孔，通過制動(dòng)套8固定于輸出軸9上端法蘭面的中心孔中，反饋桿30上端與大齒輪31相連，大齒輪31與小齒輪32嚙合，小齒輪32與編碼器33相連。
[0025]該實(shí)例的工作過程是:電機(jī)輸出軸(C端)與蝸桿26配合，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)蝸桿26，蝸桿26轉(zhuǎn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)與之配合的蝸輪18，蝸輪18轉(zhuǎn)動(dòng)使與其配合的偏心軸20同步運(yùn)動(dòng)，偏心軸20轉(zhuǎn)動(dòng)通過其前端的偏心輪部分帶動(dòng)少齒差行星輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，利用少齒差行星機(jī)構(gòu)原理，偏心軸25每轉(zhuǎn)一圈，少齒差行星輪3整體角位移1/31圈，并通過少齒差星輪3上的8個(gè)星輪軸孔帶動(dòng)星輪軸5，從而驅(qū)動(dòng)輸出軸9。
[0026]當(dāng)輸出軸9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定在輸出軸上的反饋軸30同步轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)固定在反饋軸30上端的大齒輪31發(fā)生角位移，大齒輪31帶動(dòng)小齒輪32轉(zhuǎn)動(dòng)，將角位移量放大，并通過與小齒輪32相連的霍爾磁性編碼器33將角位移的信號(hào)反饋出來。
【權(quán)利要求】
1.蝸輪少齒差組執(zhí)行器，包括減速箱箱體(27)、前端蓋(13)、兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)和反饋系統(tǒng)，一級(jí)減速機(jī)構(gòu)是蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu):蝸桿(26)前部是蝸桿齒，蝸桿(26)后端與電機(jī)輸出軸(C)相連；其特征在于:所述兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)的二級(jí)減速機(jī)構(gòu)是少齒差減速機(jī)構(gòu)，所述少齒差減速機(jī)構(gòu)包括:少齒差行星輪(3)、少齒差齒圈(21)、星輪軸(5)、少齒差架板片(2)、偏心軸(20)和輸出軸(9);所述少齒差行星輪(3)中心位置有中心孔，孔內(nèi)鑲嵌行星輪中心銅套(6)，少齒差行星輪(3)上沿圓周均勻分布有4?8星輪軸孔，星輪軸孔內(nèi)鑲嵌星輪軸銅套(4)，星輪軸銅套(4)的內(nèi)徑等于星輪軸(5)直徑與兩倍的少齒差行星輪與少齒差齒圈心距之和，即星輪軸銅套(4)的內(nèi)徑=星輪軸(5)直徑+2*少齒差行星輪與少齒差齒圈心距；所述輸出軸(9)上端為法蘭面，法蘭面上沿圓周均布4?8個(gè)圓孔，輸出軸(9)法蘭面中間有臺(tái)階孔，大孔內(nèi)壁鑲嵌復(fù)合軸承(7)，底端小孔鑲嵌制動(dòng)套(8);所述少齒差架板片(2)是圓板，圓板上中心位置有中心孔，沿圓周均勻分布4?8個(gè)圓孔；4?8根星輪軸(5)下端固定在輸出軸(9)法蘭面上均勻分布的4?8個(gè)圓孔中，星輪軸(5)依次對(duì)應(yīng)穿過少齒差行星輪(3)上圓周均布的星輪軸孔，與少齒差架板片(2)上的圓周均勻分布的圓孔固定連接，將少齒差行星輪(3)夾于輸出軸(11)與少齒差架板片(2)之間，少齒差行星輪(3)位于與少齒差齒圈(21)齒面相嚙合處；所述少齒差齒圈(21)固定在減速箱箱體(27)上,少齒差齒圈(21)齒數(shù)比少齒差行星輪(3)齒數(shù)多I?4個(gè)齒；所述偏心軸(20)是空心軸，其上部是同心軸段，一級(jí)減速機(jī)構(gòu)的蝸輪(18)固定安裝在偏心軸(20)上部的同心軸段，與蝸桿(26)相配合，偏心軸(20)的下部是偏心軸段，偏心軸段插入少齒差行星輪(3)中心孔中，偏心軸(20)上端部通過軸承安裝在減速箱箱體(27)上，下端插入到輸出軸(9)上端法蘭面的中心孔中復(fù)合軸承(7)內(nèi)；輸出軸(9)通過深溝球軸承(11)安裝在前端蓋(13)，前端蓋(13)通過螺釘固定在減速箱箱體(27)下端面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述蝸輪少齒差組執(zhí)行器，其特征在于:所述蝸輪少齒差組執(zhí)行器反饋系統(tǒng)包括反饋軸(30 )、大齒輪(31)、小齒輪(32 )和編碼器(33 )，所述反饋軸(30 )下端穿過偏向軸(20)的中孔，通過制動(dòng)套(8)固定于輸出軸(9)上端法蘭面的中心孔中，反饋軸(30)上端與大齒輪(31)相連，大齒輪(31)與小齒輪(32)嚙合，小齒輪(32)與編碼器(33)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述蝸輪少齒差組執(zhí)行器，其特征在于:所述蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)中蝸桿(26)是ZC型一次包絡(luò)圓弧齒；蝸輪進(jìn)行齒形修正，將蝸輪齒面喉節(jié)中線向上偏移。
【文檔編號(hào)】F16H57/023GK203627707SQ201320882049
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】王俊軍, 劉鳳志, 郭義 申請(qǐng)人:大連亨利測(cè)控儀表工程有限公司