一种基于交叉滚子轴承和中心轮集成结构的微小型钢球减速器转让专利
申请号 : CN201910975881.1
文献号 : CN110645323B
文献日 : 2021-06-04
发明人 : 许立忠 , 杨鲜苗
申请人 : 燕山大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于交叉滚子轴承和中心轮集成结构的微小型钢球减速器,其特征在于,包括:一级法兰(1)、主动轴(2)、一级交叉滚子轴承(3)、壳体(5)、第一弹性橡胶垫圈(15)、第一滚针滚动轴承(19)、偏心轴套(20)、紧定螺钉(4)、一级激波器(18)、一级钢球(6)、一级活齿架(7)、第二滚针滚动轴承(16)、一级中心轮(8)、第二弹性橡胶垫圈(17)、第三滚针滚动轴承(13)、二级激波器(14)、二级钢球(10)、二级活齿架(9)、二级交叉滚子轴承(11)和二级法兰(12);
所述一级交叉滚子轴承(3)的外壳、所述壳体(5)、所述第一弹性橡胶垫圈(15)、所述一级中心轮(8)、所述第二弹性橡胶垫圈(17)、所述二级活齿架(9)和所述二级交叉滚子轴承(11)的外壳从首端到尾端依次固定连接,且轴线均重合;
所述一级法兰(1)、所述主动轴(2)和所述一级交叉滚子轴承(3)的内圈通过螺栓相连,所述偏心轴套(20)与所述主动轴(2)相连,所述一级激波器(18)通过所述第一滚针滚动轴承(19)与所述偏心轴套(20)相连,所述一级激波器(18)与所述一级中心轮(8)之间设有所述一级活齿架(7),所述一级活齿架(7)端面周向设有均匀分布的活齿导槽,所述一级钢球(6)均布于所述活齿导槽内;
所述二级激波器(14)通过所述第三滚针滚动轴承(13)与所述一级活齿架(7)偏心轴段相连,所述二级激波器(14)与所述二级交叉滚子轴承(11)之间设有所述二级活齿架(9),所述二级活齿架(9)端面周向设有均匀分布的活齿导槽,所述二级钢球(10)均布于所述活齿导槽内,所述二级法兰(12)与所述二级交叉滚子轴承(11)的内圈通过螺栓相连;
所述一级交叉滚子轴承(3)和所述二级交叉滚子轴承(11)均采用集成结构,所述集成结构是指所述一级交叉滚子轴承(3)和所述二级交叉滚子轴承(11)的内圈第一端面均设有截面形状为等腰梯形的正弦滚道,在起到支撑作用的同时起到传动的作用;
所述一级激波器(18)、所述第一滚针滚动轴承(19)、所述一级活齿架(7)和所述一级中心轮(8)组成第一级传动系统;在第一级传动系统中,所述一级中心轮(8)固定,由所述一级激波器(18)带动所述一级活齿架(7)将第一级传动系统动力输出;
所述二级激波器(14)、所述二级活齿架(9)、所述二级钢球(10)和所述二级交叉滚子轴承(11)组成第二级传动系统;在第二级传动系统中,所述二级活齿架(9)固定,由所述二级交叉滚子轴承(11)的内圈带动所述二级法兰(12)将第二级传动系统动力输出。
2.根据权利要求1所述的基于交叉滚子轴承和中心轮集成结构的微小型钢球减速器,其特征在于,所述一级活齿架(7)、所述一级激波器(18)和所述二级激波器(14)均由滚针滚动轴承支撑;其中,所述一级交叉滚子轴承(3)的外圈与所述一级中心轮(8)固定连接,所述第一滚针滚动轴承(19)通过所述一级交叉滚子轴承(3)与所述一级激波器(18)进行轴向定位,所述第二滚针滚动轴承通过所述一级活齿架(7)与所述一级中心轮(8)进行轴向定位,所述第三滚针滚动轴承(13)通过所述一级活齿架(7)与所述二级激波器(14)进行轴向定位。
3.根据权利要求1所述的基于交叉滚子轴承和中心轮集成结构的微小型钢球减速器,其特征在于,所述一级交叉滚子轴承(3)与所述二级交叉滚子轴承(11)的结构相同,保证所述一级交叉滚子轴承(3)和所述二级交叉滚子轴承(11)具有互换性,当所述二级交叉滚子轴承(11)的齿面失效时,通过与所述一级交叉滚子轴承(3)互换继续正常工作;将一级输入部分设计为可拆分式,所述可拆分式是指通过所述紧定螺钉(4)将所述偏心轴套(20)与所述主动轴(2)固定连接在一起。
说明书 :
一种基于交叉滚子轴承和中心轮集成结构的微小型钢球减
速器
技术领域
背景技术
紧凑、平衡条件好和传动比范围广等优点,广泛应用于航空航天、新能源、精密仪器等领域。
通过将单级活齿传动结构优化设计为双级活齿传动结构,平面活齿传动减速器已经能够实
现大传动比,但是不能同时保证小尺寸与高效率的要求,因此,需要设计一种兼具大传动
比、小尺寸与高效率的减速器以适用于更多新技术新设备的发展需求。
发明内容
明主要利用在减速器中设有交叉滚子轴承和滚针滚动轴承,且交叉滚子轴承均采用集成结
构,并在交叉滚子轴承的内圈中设计正弦滚道,从而起到传动与支撑的作用,并简化减速器
结构组成,同时大幅度减小减速器的轴向尺寸与径向尺寸。
螺钉、一级激波器、一级钢球、一级活齿架、第二滚针滚动轴承、一级中心轮、第二弹性橡胶
垫圈、第三滚针滚动轴承、二级激波器、二级钢球、二级活齿架、二级交叉滚子轴承和二级法
兰;
端依次固定连接,且轴线均重合;
连,所述一级激波器与所述一级中心轮之间设有所述一级活齿架,所述一级活齿架的端面
周向设有均匀分布的活齿导槽,所述一级钢球均布于所述活齿导槽内;
周向设有均匀分布的活齿导槽,所述二级钢球均布于所述活齿导槽内,所述二级法兰与所
述二级交叉滚子轴承的内圈通过螺栓相连;
等腰梯形的正弦滚道,同时起到传动与支撑的作用,可简化减速器结构组成,同时大幅度减
小减速器的轴向尺寸与径向尺寸;其中,由于所述二级钢球与所述二级交叉滚子轴承内圈
的正弦滚道接触传动力矩,若正弦滚道截面为半圆形会增大摩擦,降低传动效率,故将正选
滚道截面设计为截面为等腰梯形。
述一级活齿架将第一级传动系统动力输出;
圈带动所述二级法兰将第二级传动系统动力输出,可减小减速器轴向尺寸,所述二级交叉
滚子轴承的内圈即为二级中心轮。
连接,所述第一滚针滚动轴承通过所述一级交叉滚子轴承与所述一级激波器进行轴向定
位,所述第二滚针滚动轴承通过所述一级活齿架与所述一级中心轮进行轴向定位,所述第
三滚针滚动轴承通过所述一级活齿架与所述二级激波器进行轴向定位。
面失效时,可以通过与所述一级交叉滚子轴承互换继续正常工作,既可以延长工作寿命,又
减少了交叉滚子轴承的结构类型与制造工序,从而降低了制造成本;为实现上述目的,将一
级输入部分设计为可拆分式,所述可拆分式是指通过所述紧定螺钉将所述偏心轴套与所述
主动轴固定连接在一起。
正弦滚道理论齿廓线的参数方程为:
为等腰梯形的正弦滚道,同时起到传动与支撑的作用,简化了减速器结构组成,同时大幅度
减小了减速器的轴向尺寸与径向尺寸。
向尺寸。
低了制造成本。
附图说明
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性的前提下,还可以
根据这些附图获得其他的附图。
12、二级法兰;13、第三滚针滚动轴承;14、二级激波器;15、第一弹性橡胶垫圈;16、第二滚针
滚动轴承;17、第二弹性橡胶垫圈;18、一级激波器;19、第一滚针滚动轴承;20偏心轴套。
具体实施方式
仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实
际上仅仅是说明性的,决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
行描述。
第一滚针滚动轴承19、偏心轴套20、紧定螺钉4、一级激波器18、一级钢球6、一级活齿架7、第
二滚针滚动轴承16、一级中心轮8、第二弹性橡胶垫圈17、第三滚针滚动轴承13、二级激波器
14、二级钢球10、二级活齿架9、二级交叉滚子轴承11和二级法兰12。
从首端到尾端依次固定连接,且轴线均重合。
偏心轴套20相连,所述一级激波器18与所述一级中心轮8之间设有所述一级活齿架7,所述
一级活齿架7的端面周向设有均匀分布的活齿导槽,所述一级钢球6均布于所述活齿导槽
内。
齿架9的端面周向设有均匀分布的活齿导槽,所述二级钢球10均布于所述活齿导槽内,所述
二级法兰12与所述二级交叉滚子轴承11的内圈通过螺栓相连。
形状为等腰梯形的正弦滚道,同时起到传动与支撑的作用,可简化减速器结构组成,同时大
幅度减小减速器的轴向尺寸与径向尺寸。
18带动所述一级活齿架7将第一级传动系统动力输出。
子轴承11的内圈带动所述二级法兰12将第二级传动系统动力输出,可减小减速器轴向尺
寸,所述二级交叉滚子轴承11的内圈即为二级中心轮。
连接,所述第一滚针滚动轴承19通过所述一级交叉滚子轴承3与所述一级激波器18进行轴
向定位,所述第二滚针滚动轴承16通过所述一级活齿架7与所述一级中心轮8进行轴向定
位,所述第三滚针滚动轴承13通过所述一级活齿架7与所述二级激波器14进行轴向定位。
面失效时,可以通过与所述一级交叉滚子轴承3互换继续正常工作,既可以延长工作寿命,
又减少了交叉滚子轴承的结构类型与制造工序,从而降低了制造成本;为实现上述目的,将
一级输入部分设计为可拆分式,所述可拆分式是指通过所述紧定螺钉4将所述偏心轴套20
与所述主动轴2固定连接在一起。
一级中心轮8、二级活齿架9、二级钢球10、二级交叉滚子轴承11、二级法兰12、第三滚针滚动
轴承13、二级激波器14、第一弹性橡胶垫圈15、第二滚针滚动轴承16、第二弹性橡胶垫圈17、
一级激波器18、第一滚针滚动轴承19和偏心轴套20。其中,一级交叉滚子轴承3、壳体5、第一
弹性橡胶垫圈15、一级中心轮8、第二弹性橡胶垫圈17、二级活齿架9、二级交叉滚子轴承11
从首端到尾端依次固定连接,且轴线均重合;一级交叉滚子轴承3、壳体5、第一弹性橡胶垫
圈15、一级中心轮8通过4个M3的螺栓进行连接,一级中心轮8、第二弹性橡胶垫圈17、二级活
齿架9、二级交叉滚子轴承11通过4个M3的螺栓进行连接,且轴线重合。一级中心轮8的正弦
滚道截面、二级交叉滚子轴承11的正弦滚道截面、一级激波器18的圆形滚道截面和二级激
波器14的圆形滚道截面的形状均为等腰梯形,一级钢球6和二级钢球10与各滚道均为点接
触,且在滚道内均匀分布,减小一级钢球6和二级钢球10和滚道之间的摩擦,增大传动效率。
主动轴2在传动过程中打滑,影响传动精度;一级激波器18通过第一滚针滚动轴承19与偏心
轴套20相连,第一滚针滚动轴承19对一级激波器18起支撑作用,一级活齿架7通过第二滚针
滚动轴承16与一级中心轮8相连,第二滚针滚动轴承16对一级活齿架7起支撑作用,一级活
齿架7设有均匀分布的活齿导槽,每个活齿导槽内部均嵌有一个一级钢球6;二级激波器14
通过第三滚针滚动轴承13与一级活齿架7相连,第三滚针滚动轴承13对二级激波器14起支
撑作用,二级激波器14与二级交叉滚子轴承11之间设有二级活齿架9,二级活齿架9设有均
匀分布的活齿导槽,每个活齿导槽内均嵌有一个二级钢球10;二级交叉滚子轴承11内圈与
二级法兰12通过4个M3的螺栓相连,将系统动力输出。
4所示,为本发明的第一级传动系统装配半剖视结构示意图,一级激波器18通过第一滚针滚
动轴承19与图3中的偏心轴套20相连,与一级活齿架7、一级中心轮8组成第一级传动系统;
在第一级传动系统中,固定一级中心轮8,一级钢球6在一级激波器18的圆形滚道与一级中
心轮8的正弦滚道的共同约束下在一级活齿架7的活齿导槽内运动,带动一级活齿架7将动
力输出。如图5所示,为本发明的第二级传动系统的装配半剖视结构示意图,一级活齿架7同
时作为第一级传动系统的输出和第二级传动系统的输入,在第二级传动系统中,固定二级
活齿架9,二级钢球10在二级激波器14的圆形滚道与二级交叉滚子轴承11内圈的正弦滚道
的共同约束下,在二级活齿架9的活齿导槽内运动,带动二级交叉滚子轴承11内圈做回转运
动,通过与二级交叉滚子轴承11内圈相连的二级法兰12将系统动力输出。
轴承11的正弦滚道理论齿廓线的参数方程为:
第一级传动比i1=7。
算得第二级传动比i2=6。
道幅值等于一级活齿架7偏心段偏心距a2,即幅值为1.0mm。其它结构参数取值见表1。
在所有的机构都做到满足使用要求的最小型时,经实际测量得到减速器的径向尺寸为
50mm,轴向尺寸为47mm。
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。