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一种消隙斜齿轮传动机构及中空机器人

阅读：23发布：2021-02-23

IPRDB可以提供一种消隙斜齿轮传动机构及中空机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种消隙斜齿轮传动机构及中空机器人。一种消隙斜齿轮传动机构包括第一斜齿轮、第二斜齿轮和第三斜齿轮；第一斜齿轮包括第一齿轮本体和第一齿轮轴，第一消隙斜齿轮上开设有第一通孔，第一通孔内壁上设有内花键；第二斜齿轮包括第二齿轮本体和第二齿轮轴，第二齿轮轴上设有外花键；第二齿轮轴伸入到第一通孔内，且外花键与内花键啮合，第一齿轮本体和第二齿轮本体相对的端面上对应地设有弹簧孔，所述弹簧孔的轴线平行于第一通孔，弹簧孔内设有压缩弹簧，第三斜齿轮与第一斜齿轮、第二斜齿轮啮合。该传动机构可应用于机器人传动关节末级动力传输机构，其优点在于，尺寸小、刚度易于调节，有效提高传动精度。，下面是一种消隙斜齿轮传动机构及中空机器人专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种消隙斜齿轮传动机构，其特征在于，包括第一斜齿轮、第二斜齿轮和第三斜齿轮；所述第一斜齿轮包括第一齿轮本体，所述第一齿轮本体的一端面设有向外延伸的第一齿轮轴，所述第一斜齿轮上开设有贯穿第一齿轮轴及第一齿轮本体，并与第一斜齿轮同轴的第一通孔，所述第一通孔内壁上设有内花键；所述第二斜齿轮的齿形参数与第一斜齿轮相同，第二斜齿轮包括第二齿轮本体，所述第二齿轮本体的一端面设有向外延伸的第二齿轮轴，所述第二齿轮轴上设有外花键；所述第二齿轮轴伸入到所述第一通孔内，并且所述外花键与内花键啮合，第一齿轮本体和第二齿轮本体相对的端面上对应地设有弹簧孔，所述弹簧孔的轴线平行于第一通孔，弹簧孔内设有压缩弹簧；所述第三斜齿轮与第一斜齿轮、第二斜齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的一种消隙斜齿轮传动机构，其特征在于，所述弹簧孔为多个，多个弹簧孔围绕第一通孔均匀布置。

3.根据权利要求1或2所述的一种消隙斜齿轮传动机构，其特征在于，所述弹簧孔的截面为圆形。

4.根据权利要求1所述的一种消隙斜齿轮传动机构，其特征在于，所述第二斜齿轮上开设有多个安装孔，所述多个安装孔绕圆心均布在第二齿轮本体背离第二齿轮轴的端面上。

5.根据权利要求1所述的一种消隙斜齿轮传动机构，其特征在于，所述斜齿轮包括第三齿轮本体，所述齿轮本体上设有第三齿轮轴，所述第三齿轮轴的一端面设有多个围绕圆心均布的安装孔。

6.根据权利要求5所述的一种消隙斜齿轮传动机构，其特征在于，所述第三齿轮轴上开设有第二通孔，所述安装孔均布在第二通孔周围。

7.根据权利要求1所述的一种消隙斜齿轮传动机构，其特征在于，所述第一斜齿轮与第二斜齿轮的厚度之和小于第三斜齿轮的厚度。

8.一种中空机器人，其特征在于，包括传动关节，所述传动关节包括动力装置、箱体和如权利要求1-7任一项所述的一种消隙斜齿轮传动机构，所述箱体内设有空腔，所述消隙斜齿轮传动机构远离安装孔的一端设置于所述空腔内，所述动力装置通过安装孔与消隙斜齿轮传动机构连接。

9.根据权利要求8所述的一种中空机器人，其特征在于，所述动力装置包括电机、谐波减速机、第一安装法兰、异形平键和锁紧垫片，所述第一安装法兰固设于电机设有输出轴的端部，所述异形平键、锁紧垫片及谐波减速机的波发生器依次固设于电机输出轴上，且所述谐波减速机与第一安装法兰背离电机的端面固定连接，所述消隙斜齿轮传动机构与谐波减速机固定连接。

说明书全文

一种消隙斜齿轮传动机构及中空机器人

技术领域

[0001] 本实用新型属于齿轮传动装置技术领域，具体涉及一种消隙斜齿轮传动机构及中空机器人。

背景技术

[0002] 齿轮作为最常见的机械传动元件，其特定的结构和原理，决定了其具有功率范围广、传动效率高、圆周速率高、传动比准确、使用寿命长、结构紧凑等一系列优点。实际使用过程中，为了避免齿轮啮合过程中发热引起尺寸增大而导致的齿与齿之间的抱死，齿轮传动中通常为预留有一定的侧隙值。普通的传动结构中，该侧隙值对传动系统的精度影响小，可以忽略不计；但在高精度要求的传动机构中，如中空机器人传动关节最后一级输出机构时，该侧隙值导致齿轮换向时产生一定间隙值，从而影响系统整体的精度，因而在高精度要求的传动机构中，必须消除这种间隙值。

[0003] 现有消隙齿轮主要由直齿轮消隙和斜齿轮消隙两种。通常都是将主动齿轮或从动齿轮由一片增加为两片，并在两片齿轮之中增加弹性体，使两片齿轮间产生错位，从而达到消隙的目的。现有的消隙齿轮通常存在结构尺寸过大、系统刚度不易调节及系统刚度不足的缺点。实用新型内容

[0004] 本实用新型所要解决的技术问题在于：现有消隙齿轮存在结构尺寸过大、系统刚度不易调节且刚度不足的缺点。

[0005] 本实用新型采用以下技术方案解决上述技术问题：

[0006] 一种消隙斜齿轮传动机构，包括第一斜齿轮、第二斜齿轮和第三斜齿轮；所述第一斜齿轮包括第一齿轮本体，所述第一齿轮本体的一端面设有向外延伸的第一齿轮轴，所述第一斜齿轮上开设有贯穿第一齿轮轴及第一齿轮本体，并与第一斜齿轮同轴的第一通孔，所述第一通孔内壁上设有内花键；所述第二斜齿轮的齿形参数与第一斜齿轮相同，第二斜齿轮包括第二齿轮本体，所述第二齿轮本体的一端面设有向外延伸的第二齿轮轴，所述第二齿轮轴上设有外花键；所述第二齿轮轴伸入到所述第一通孔内，并且所述外花键与内花键啮合，第一齿轮本体和第二齿轮本体相对的端面上对应地设有弹簧孔，所述弹簧孔的轴线平行于第一通孔，弹簧孔内设有压缩弹簧；所述第三斜齿轮与第一斜齿轮、第二斜齿轮啮合。

[0007] 优选地，本实用新型所述的一种消隙斜齿轮传动机构，所述弹簧孔为多个，多个弹簧孔围绕第一通孔均匀布置。

[0008] 优选地，本实用新型所述的一种消隙斜齿轮传动机构，所述弹簧孔的截面为圆形。

[0009] 优选地，本实用新型所述的一种消隙斜齿轮传动机构，所述第二斜齿轮上开设有多个安装孔，所述多个安装孔绕圆心均布在第二齿轮本体背离第二齿轮轴的端面上。

[0010] 优选地，本实用新型所述的一种消隙斜齿轮传动机构，所述斜齿轮包括第三齿轮本体，所述齿轮本体上设有第三齿轮轴，所述第三齿轮轴的一端面设有多个围绕圆心均布的安装孔。

[0011] 优选地，本实用新型所述的一种消隙斜齿轮传动机构，所述第三齿轮轴上开设有第二通孔，所述安装孔均布在第二通孔周围。

[0012] 优选地，本实用新型所述的一种消隙斜齿轮传动机构，所述第一斜齿轮与第二斜齿轮的厚度之和小于第三斜齿轮的厚度。

[0013] 本实用新型还提供了一种中空机器人，包括传动关节，所述传动关节包括动力装置、箱体和上述的一种消隙斜齿轮传动机构，所述箱体内设有空腔，所述消隙斜齿轮传动机构远离安装孔的一端设置于所述空腔内，所述动力装置通过安装孔与消隙斜齿轮传动机构连接。

[0014] 优选地，本实用新型所述的一种中空机器人，所述动力装置包括电机、谐波减速机、第一安装法兰、异形平键和锁紧垫片，所述第一安装法兰固设于电机设有输出轴的端部，所述异形平键、锁紧垫片及谐波减速机的波发生器依次固设于电机输出轴上，且所述谐波减速机与第一安装法兰背离电机的端面固定连接，所述消隙斜齿轮传动机构与谐波减速机固定连接。

[0015] 本实用新型技术有益效果：

[0016] 本实用新型技术方案通过斜齿轮和压缩弹簧进行消隙，其结构简单，不会增大系统的轴向尺寸；第一斜齿轮和第二斜齿轮通过花键连接，在压缩弹簧的推力作用下，能实现平稳的轴向移动，传动更为稳定；该传动机构通过计算来选择合适的压缩弹簧，方便系统刚度的调节，同时该传动机构通过弹簧推力作用调节间隙值，在齿轮啮合发生磨损后，对系统影响较小，具有免维护的优点；

[0017] 与现有机器人关节结构相比，采用了该消隙斜齿轮传动机构的中空机器人具有结构紧凑的优点，其有效地减小了消隙齿轮组件的尺寸，从而减小了机器人关节的外形尺寸；该消隙斜齿轮传动机构的可调刚度范围大，极大地增强了机器人关节的刚度。

附图说明

[0018] 图1为本实用新型实施例所述的一种消隙斜齿轮传动机构的结构示意图；

[0019] 图2为图1的A向剖视图；

[0020] 图3为向第一斜齿轮施加轴向力时第一斜齿轮、第二斜齿轮及斜齿轮间齿的配合关系示意图；

[0021] 图4为取消施加在第一斜齿轮上的轴向力后，第一斜齿轮、第二斜齿轮及斜齿轮间齿的配合关系示意图；

[0022] 图5为将所述消隙斜齿轮传动机构应用于中空机器人的传动关节的示意图。

具体实施方式

[0023] 为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。

[0024] 参阅图1及图2，本实施例提供的一种消隙斜齿轮传动机构1包括第一斜齿轮11、第二斜齿轮12和第三斜齿轮13，其中第一斜齿轮11和第二斜齿轮12构成一齿轮组。

[0025] 所述第一斜齿轮11包括第一齿轮本体111，所述第一齿轮本体111的一端面设有向外延伸的第一齿轮轴112，所述第一斜齿轮11上开设有贯穿第一齿轮轴112及第一齿轮本体111，并与第一斜齿轮11同轴的第一通孔(图中未标注)，所述第一通孔内壁上设有内花键(图中未示出)，第一齿轮本体111背离第一齿轮轴112的端面上设有多个第一圆柱孔(图中未标注)，多个第一圆柱孔围绕第一通孔均匀分布。

[0026] 所述第二斜齿轮12包括第二齿轮本体121，所述第二齿轮本体121的一端面设有向外延伸的第二齿轮轴122，所述第二齿轮轴122上设有外花键(图中未示出)，第二齿轮本体121设有第二齿轮轴122的端面上对应于第一圆柱孔的位置设有第二圆柱孔；所述第二齿轮轴122伸入到所述第一通孔内，并且所述外花键与内花键啮合，使第一斜齿轮11和第二斜齿轮12形成所述齿轮组；所述第二圆柱孔与相应第一圆柱孔对齐形成弹簧孔(图中未标注)，所述弹簧孔的轴线平行于第一通孔的轴线，弹簧孔内设有压缩弹簧14。

[0027] 所述第三斜齿轮13包括第三齿轮本体131，所述齿轮本体131上设有第三齿轮轴132。所述第三齿轮本体131同时与第一斜齿轮11、第二斜齿轮12啮合形成所述消隙斜齿轮传动机构。

[0028] 本实施例中，所述第二斜齿轮12上开设有多个安装孔123，所述多个安装孔123绕圆心均布在第二齿轮本体121背离第二齿轮轴122的端面上。

[0029] 参阅图1来组装该消隙斜齿轮传动机构，先将所述第二斜齿轮12通过螺钉固定安装到动力输出机构上，将所述压缩弹簧14放置在第二圆柱孔内，然后将第一斜齿轮11的第一齿轮轴112套在第二齿轮轴122上，并使内花键与外花键啮合、第一圆柱孔套住压缩弹簧14露出第二圆柱孔的一端。

[0030] 然后，沿第一斜齿轮11的轴向向其施加压力压紧压缩弹簧14，使第一齿轮本体111和第二齿轮本体121相对的端面贴合、两者的齿面亦贴合。再将第一斜齿轮11、第二斜齿轮12沿齿轮安装轴线进行安装，并与第三斜齿轮13啮合，此时，第一斜齿轮11、第二斜齿轮12及第三斜齿轮13间齿的配合关系如图3所示，第一斜齿轮11和第二斜齿轮12的齿面均与第三斜齿轮13的单个齿面贴合，与另一齿面间存在间隙δ。

[0031] 最后，释放加载在第一斜齿轮11上的轴向压力，压缩弹簧14释放推力，此时由于第一斜齿轮11和第二斜齿轮12通过花键连接，第一斜齿轮11只能沿轴向移动，使得其齿面向另一侧移动，当轴向移动量达到一定值时，其齿面与第三斜齿轮13的另一侧齿面贴合，其状态如图4所示。

[0032] 本实用新型依靠压缩弹簧13的回弹推力推动第一斜齿轮11轴向移动来实现消隙的目的，通过计算来选择合适的压缩弹簧规格及数量。实际使用时，在压缩弹簧14的推力作用下，第一斜齿轮11的移动量Δ与其齿轮螺旋角β、间隙值δ间满足δ＝Δ·sinβ即可。

[0033] 图5所示为将上述的消隙斜齿轮传动机构1应用于中空机器人上的示意图，本实施例中，第一斜齿轮11和第二斜齿轮12构成的齿轮组作为主动齿轮组，第三斜齿轮13作为从动齿轮。所述中空机器人包括传动关节，所述传动关节还包括箱体2和动力装置3。

[0034] 所述箱体2内设有空腔，所述消隙斜齿轮传动机构远离安装孔123的一端设置于所述空腔内。

[0035] 所述动力装置3包括电机31、谐波减速机32、第一安装法兰33、异形平键34和锁紧垫片35，所述第一安装法兰33固设于电机31设有输出轴的端部，所述异形平键34、锁紧垫片35及谐波减速机32的波发生器依次固设于电机31的输出轴上，且所述谐波减速机32与第一安装法兰33背离电机41的端面固定连接。所述电机31通过与谐波减速机32的第一级传动实现输出力矩的增大以及输出转速的降低，所述第二斜齿轮12安装到所述谐波减速机32上后，并通过所述的消隙斜齿轮传动机构实现动力的第二级传动。

[0036] 更为详细地，所述第一齿轮轴112外壁与箱体2的壁间设有第一轴承4，其作用在于对第一斜齿轮11提供辅助支撑；所述第三齿轮轴132靠近第一斜齿轮11的一端与箱体3的壁间设有第二轴承5，该第二轴承5为交叉滚子轴承；所述第三齿轮轴132靠近第一斜齿轮11的端部设有第二安装法兰6；所述第二轴承5靠近第二安装法兰6的一端设有第三安装法兰7，且第三安装法兰7固设于箱体3上。在第二轴承5、第二安装法兰6及第三安装法兰7间的空隙内，以及第三齿轮轴132靠近第二斜齿轮12的一端与箱体3的壁间均设有油封8，所述油封8起到密封油脂的作用。

[0037] 本实施例所述的中空机器人在实际使用时，第三齿轮轴132的轴线即为中空机器人传动关节的输出轴线。先将电机31通过螺钉安装到第一安装法兰33上，将异性平键34、谐波减速机32的波发生器、锁紧垫片35依次安装到电机31的输出轴上，再将谐波减速机32通过螺钉安装到所述的第一安装法兰33上。将第二斜齿轮12安装到谐波减速器32的输出端后，按顺序组装消隙斜齿轮传动机构。最后将消隙斜齿轮传动机构安装于所述箱体2内，并在规定位置设置第一轴承4、第二轴承5、第二安装法兰6、第三安装法兰7和油封8即可完成整个中空机器人的传动关节的组装。

[0038] 在本实用新型的另一个实施例中，消隙斜齿轮传动机构1用以与动力装置3连接的安装孔设置于第三齿轮轴132的一端面上，将其应用于中空机器人中时，谐波减速器32与第三斜齿轮轴132连接，此时第三斜齿轮13作为主动齿轮，第一斜齿轮11与二斜齿轮12构成的齿轮组作为从动齿轮即可。

[0039] 此外，在上述实施例中，还可以根据需要设置第三齿轮轴132的两端伸出第三齿轮本体131外，并在第三齿轮轴132上开设有与之同轴的第二通孔133。

[0040] 本实用新型技术方案在上面结合附图对实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
斜齿轮装置-专利编号CN108999934A	2020-05-11	679
一种斜齿轮-专利编号CN102691774A	2020-05-12	451
一种斜齿轮-专利编号CN109764115A	2020-05-13	818
一种斜齿轮-专利编号CN103244650A	2020-05-13	676
一种斜齿轮-专利编号CN102817992A	2020-05-12	168
斜齿轮-专利编号CN1070595C	2020-05-11	400
斜齿轮-专利编号CN1153875A	2020-05-11	160
斜齿轮组件-专利编号CN110410461A	2020-05-11	347
一种斜齿轮-专利编号CN102840305A	2020-05-13	300
一种斜齿轮-专利编号CN102466020A	2020-05-12	1020

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