一种摆线齿轮及行星摆线减速器的制作方法

1.本发明涉及减速器，尤其涉及一种摆线齿轮及行星摆线减速器。


背景技术：

2.行星摆线减速器的第二级摆线轮对于减速器的工作尤为重要，由于加工误差的存在，导致摆线轮轴承孔拟合圆与摆线轮轮廓出现偏心和角向偏差；当偏心和角向偏差过大时，摆线轮与针齿受力会出现不均衡的现象，比如一部分针齿受力大，一部分针齿受力小，甚至部分针齿的受力方向与传动方向相反，阻碍摆线轮的传动；行星减速器的两个摆线轮的偏心角和角向方向相异，导致行星摆线减速器在工作中两个摆线轮受力不均衡，一个摆线轮受力较大，另一相对较小，如此长期工作，加速了摆线轮和针齿销的磨损，使得传动不稳定，产生噪音和振动，不但传动精度收到影响，使用寿命也会因此降低；
3.专利号cn111765211a提供了一种工业机器人内啮合rv-c型减速机，对摆线轮修形后，使得内摆线齿与摆线齿槽间产生合理间隙(径隙δj与侧隙δc)，使减速机在额定负载下，摆线轮热膨胀时啮合件不被卡死，而且不仅可以简化内摆线齿圈的结构，还可以通过凹凸啮合,提高承载能力。但是该方案只考虑了在热膨胀情况下的摆线与针齿的间隙问题，没有考虑摆线轮自身的偏差影响，若摆线轮全轮廓中心存在偏心以及轮廓存在角向偏差，也会造成针摆啮合干涉以及啮合被卡死的情况。
4.针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.为使行星摆线减速器在工作中更加平稳、两个摆线齿轮受力更加均衡，本发明提供了一种摆线齿轮及行星摆线减速器；
6.一方面，一种摆线齿轮，用于行星减速器，所述摆线齿轮包括：齿轮主体，所述齿轮主体的外轮廓分布有轮齿，所述齿轮主体上开有多个轴承孔，多个所述轴承孔围绕所述齿轮主体的转动轴线均匀分布；
7.所述摆线齿轮的轮廓中心为o1，所述多个轴承孔的拟合圆中心为o2，o1与o2之间的距离为a；则a小于第一预设值，所述第一预设值为所述摆线齿轮能够正常转动所允许的最大误差。
8.优选的，设置在所述摆线齿轮四周的针齿销的直径为d，所述针齿销的分布圆直径为d；
9.则a＝d-r1-r2-d；0≤a≤0.002mm；第一预设值大于0.002mm；r1为摆线齿轮的齿顶圆半径，r2为摆线齿轮的齿根圆半径。
10.优选的，多个所述轴承孔包括一定位轴承孔，所述定位轴承孔的中心为o3；所述摆线齿轮包括有设计转动中心，所述设计转动中心为o4；经过o4和o3的且由o4向o3延伸的射线为l1，所述l1经过的轮齿为定位轮齿，经过o4与所述定位轮齿的齿面中心的直线为l2，所述l1与所述l2在轴向方向的投影形成的锐角为偏向角α，
11.则0≤m≤0.005mm；m为α对应的摆线齿轮的轮廓偏差，r1为摆线齿轮的齿顶圆半径，r2为摆线齿轮的齿根圆半径。
12.优选的，多个所述轴承孔包括一定位轴承孔，所述定位轴承孔的中心为o3；所述摆线齿轮包括有设计转动中心，所述设计转动中心为o4；经过o4和o3的且由o4向o3延伸的射线为l3，所述l3经过的齿槽为定位齿槽，经过o4与所述定位轮齿的齿面中心的直线为l4，所述l3与所述l4在轴向方向的投影形成的锐角为偏向角β，
13.则0≤m≤0.005mm；n为β对应的摆线齿轮的轮廓偏差，r1为摆线齿轮的齿顶圆半径，r2为摆线齿轮的齿根圆半径。
14.优选的，所述摆线齿轮包括：齿轮主体，所述齿轮主体的外轮廓分布有轮齿，所述齿轮主体上开有多个轴承孔，多个所述轴承孔围绕所述齿轮主体的转动轴线均匀分布；
15.多个所述轴承孔包括一定位轴承孔，所述定位轴承孔的中心为o3；所述摆线齿轮包括有设计转动中心，所述设计转动中心为o4；经过o4和o3的且由o4向o3延伸的射线为l5，所述l5经过所述齿轮主体边缘的定位结构，经过o4与所述定位结构的中心的直线为l6，所述l5与所述l6在轴向方向的投影形成的锐角为偏向角θ，
16.则则p小于第二预设值，所述第二预设值为所述摆线齿轮能够正常转动所允许的最大误差，p为θ对应的摆线齿轮的轮廓偏差，r1为摆线齿轮的齿顶圆半径，r2为摆线齿轮的齿根圆半径。
17.优选的，所述定位结构为轮齿，所述定位结构的中心为所述轮齿的齿面在轴向方向的投影的中心。
18.优选的，所述定位结构为齿槽，所述定位结构的中心为所述齿槽的齿面在轴向方向的投影的中心。
19.优选的，0≤p≤0.005mm。
20.优选的，设置在所述摆线齿轮四周的针齿销的直径为d，所述针齿销的分布圆直径为d；
21.则a＝d-r1-r2-d；0≤a≤0.002mm；第一预设值大于0.002mm；r1为摆线齿轮的齿顶圆半径，r2为摆线齿轮的齿根圆半径。
22.另一方面本发明还提供了一种行星减速器，包括所述一种摆线齿轮；所述摆线齿轮有两个，两个所述摆线齿轮分别为第一齿轮和第二齿轮；所述第一齿轮与所述第二齿轮被配置为：当所述第一齿轮平移使所述第一齿轮的轮廓中心与所述第二齿轮的轮廓中心同轴时，所述第一齿轮的轴承孔的拟合圆中心与所述第二齿轮的轴承孔的拟合圆中心之间的距离a1，则0≤a1≤0.002mm。
23.优选的，所述第一齿轮的偏向角为γ1，其对应的轮廓偏差为f1，所述第二齿轮的偏向角为γ2，其对应的轮廓偏差为f2；
24.所述第一齿轮和所述第二齿轮被配置为：当所述第一齿轮的偏向角γ1与所述第二齿轮的偏向角γ2在圆周方向上的偏转方向相反时；(f1 f2)≤0.005mm。
25.本发明通过控制摆线齿轮的轮廓中心与轴承孔的拟合圆中心之间的距离有效避
免摆线轮在转动过程中一部分轮齿与针齿销之间的作用力的方向与传动方向相反，阻碍摆线齿轮的传动；通过控制摆线齿轮的轮廓偏差防止摆线齿轮轮齿与针齿销之间的作用力不均衡，防止由此导致的部分轮齿与针齿销之间的作用力过大、产生非正常振动、加快磨损以及降低精度；采用该摆线齿轮的行星减速器运行平稳，精度更高，寿命更长。
附图说明
26.图1为本发明实施例摆线齿轮的轮廓中心和拟合圆中心关系示意图；
27.图2为本发明实施例摆线齿轮的偏向角为α时的示意图；
28.图3为本发明实施例摆线齿轮的偏向角为β时的示意图；
29.图4为本发明实施例摆线齿轮的偏向角为θ时的示意图；
30.图5为本发明实施例第一齿轮和第二齿轮的轮廓中心重合时两个拟合圆中心的相互关系示意图；
31.图6为本发明实施例第一齿轮和第二齿轮的轮廓中心重合时两个拟合圆中心偏向同一方向时的示意图；
32.图7为本发明实施例第一齿轮和第二齿轮的轮廓中心重合时两个拟合圆中心偏向相反方向时的示意图；
33.图8为本发明实施例第一齿轮和第二齿轮的偏向角偏向相反方向时的示意图；
34.图9为本发明实施例第一齿轮和第二齿轮的偏向角偏向同一方向时的示意图；
35.图10为本发明实施例行星减速器示意图；
36.图11为本发明实施例行星减速器中单个摆线齿轮啮合处最大受力与偏心值大小关系的坐标图；
37.图12为本发明实施例行星减速器中两个摆线齿轮啮合处最大受力的比值与两个摆线齿轮偏心累积值大小关系的坐标图；
38.图13为本发明实施例行星减速器中单个摆线齿轮啮合处最大受力与轮廓偏差大小关系的坐标图；
39.图14为本发明实施例行星减速器中两个个摆线齿轮啮合处最大受力的比值与偏心累积值大小关系的坐标图。
40.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
41.在附图中：1-齿轮主体；2-轮齿；3-轴承孔；301-定位轴承孔；4-第一齿轮；5-第二齿轮；6-定位轮齿；7-定位齿槽；8-针齿销。
具体实施方式
42.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本发明保护的范围。
43.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第
二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
44.本发明涉及减速器，尤其涉及一种摆线齿轮及行星摆线减速器；行星摆线减速器的第二级摆线轮对于减速器的工作尤为重要，由于加工误差的存在，导致摆线轮轴承孔拟合圆与摆线轮轮廓出现偏心和角向偏差；当偏心和角向偏差过大时，摆线轮与针齿受力会出现不均衡的现象，比如一部分针齿受力大，一部分针齿受力小，甚至部分针齿的受力方向与传动方向相反，阻碍摆线轮的传动；两个摆线轮的偏心角和角向方向相异，使得传动不稳定，产生噪音和振动，不但传动精度收到影响，使用寿命也会因此降低。
45.针对上述问题，本发明提供了一种摆线齿轮及行星摆线减速器；
46.如图1-14所示，一种摆线齿轮，用于行星减速器，摆线齿轮包括：齿轮主体1，齿轮主体1的外轮廓分布有轮齿2，齿轮主体1上开有多个轴承孔3，多个轴承孔3围绕齿轮主体1的转动轴线均匀分布；摆线齿轮的轮廓中心为o1，多个轴承孔3的拟合圆中心为o2，o1与o2之间的距离为a；则a小于第一预设值，第一预设值为摆线齿轮能够正常转动所允许的最大误差；a也称作偏心值；通过使摆线齿轮的轮廓中心与轴承孔3上的拟合圆中心之间的距离控制在第一预设值范围内，摆线齿轮在工作时，当摆线齿轮的部分齿与针齿销8完全啮合传动作用力时，与该啮合部分关于摆线齿轮中心对称的另一部分齿轮与针齿销8完全分离或者发生极小的干涉，干涉部分在针齿销8和摆线齿轮自身的变形下和润滑的作用下对摆线齿轮的影响极小，进而达到摆线齿轮受力始终朝着一个方向的目的。
47.优选的，如图1所示，设置在摆线齿轮四周的针齿销8的直径为d，针齿销8的分布圆直径为d；则a＝d-r1-r2-d；0≤a≤0.002mm；第一预设值大于0.002mm；r1为摆线齿轮的齿顶圆半径，r2为摆线齿轮的齿根圆半径；通过将a的数值控制在0.002以内，大幅降低摆线齿轮与针齿销8之间的干涉力，当a＝0.002mm时，轮齿2与针齿销8之间在摆线齿轮的径向方向的作用力达到了1350n，当a大于0.002mm时，轮齿2与针齿销8啮合时的作用力更大，磨损也更大；如图11所示，在试验中，控制摆线齿轮偏心值a的大小，对摆线齿轮啮合处的最大受力进行检测，将试验结果绘制成图11的图表，图11中的横坐标为单个摆线齿轮的偏心值大小，纵坐标为单个摆线齿轮啮合处最大受力值大小，摆线齿轮啮合处的最大受力随着偏心值的增加而增加；将a控制在不大于0.002mm，有效减小针齿销8与摆线齿轮在摆线齿轮径向方向的作用力，减小了过度磨损，有利于提高使用寿命。
48.优选的，如图2所示，多个轴承孔3包括一定位轴承孔301，定位轴承孔301的中心为o3；摆线齿轮包括有设计转动中心，设计转动中心为o4；经过o4和o3的且由o4向o3延伸的射线为l1，l1经过的轮齿2为定位轮齿62，经过o4与定位轮齿62的齿面中心的直线为l2，l1与l2在轴向方向的投影形成的锐角为偏向角α，则0≤m≤0.005mm；m为α对应的摆线齿轮的轮廓偏差，r1为摆线齿轮的齿顶圆半径，r2为摆线齿轮的齿根圆半径；通过控制摆线齿轮的轮廓偏差，使轮齿2与针齿销8完全啮合端到完全分离端轮齿2与针齿销8之间受力更加均匀的递减，相应的，反过来是更加均匀的递增；避免了部分轮齿2与针齿销8受力过大，导致磨损快，产生非正常振动和异响。
49.优选的，如图3所示，多个轴承孔3包括一定位轴承孔301，定位轴承孔301的中心为o3；摆线齿轮包括有设计转动中心，设计转动中心为o4；经过o4和o3的且由o4向o3延伸的射线为l3，l3经过的齿槽为定位齿槽7，经过o4与定位轮齿62的齿面中心的直线为l4，l3与l4在轴向方向的投影形成的锐角为偏向角β，则0≤n≤0.005mm；n为β对应的摆线齿轮的轮廓偏差，r1为摆线齿轮的齿顶圆半径，r2为摆线齿轮的齿根圆半径；通过控制摆线齿轮的轮廓偏差，使轮齿2与针齿销8完全啮合端到完全分离端轮齿2与针齿销8之间受力更加均匀的递减，相应的，反过来是更加均匀的递增；也即是，在一定输出功的前提下，随着β的增大，摆线轮与针齿销8之间的接触力也越大，接触力中的无用功增加，并且接触力的增大速度大于β的增大的速度；当n＝0.005mm时，最大接触力达到1300n，磨损开始较快增加；如图13所示，控制单个摆线齿轮轮廓偏差大小，检测与轮廓偏差相对应的摆线齿轮啮合处最大受力大小，并将检测结果绘制如图13的图表，图13的横坐标为单个摆线齿轮轮廓偏差值，纵坐标为单个摆线齿轮啮合处最大受力值；从图13中可以得出，摆线齿轮啮合处最大受力值随着轮廓偏差值的增大而增加；由于轮廓偏差值与摆线齿轮的偏向角成正比关系，也即是，随着偏向角的逐渐增加，轮廓偏差也逐渐变大，将图13的横坐标更换为摆线齿轮的偏向角大小一样能够得出该结论；当0≤n≤0.005mm时，能够避免部分轮齿2与针齿销8受力过大，导致磨损快，产生非正常振动和异响；以轮齿2的齿面中心为基准和以齿槽的中心为基准属于设计和加工的要求。
50.一种摆线齿轮包括：如图4所示，齿轮主体1，齿轮主体1的外轮廓分布有轮齿2，齿轮主体1上开有多个轴承孔3，多个轴承孔3围绕齿轮主体1的转动轴线均匀分布；多个轴承孔3包括一定位轴承孔301，定位轴承孔301的中心为o3；摆线齿轮包括有设计转动中心，设计转动中心为o4；经过o4和o3的且由o4向o3延伸的射线为l5，l5经过齿轮主体1边缘的定位结构，经过o4与定位结构的中心的直线为l6，l5与l6在轴向方向的投影形成的锐角为偏向角θ，则则p小于第二预设值，第二预设值为摆线齿轮能够正常转动所允许的最大误差，p为θ对应的摆线齿轮的轮廓偏差，r1为摆线齿轮的齿顶圆半径，r2为摆线齿轮的齿根圆半径；通过控制摆线齿轮的轮廓偏差，使轮齿2与针齿销8完全啮合端到完全分离端轮齿2与针齿销8之间受力更加均匀的递减，相应的，反过来是更加均匀的递增；避免了部分轮齿2与针齿销8受力过大，导致磨损快，产生非正常振动和异响。以轮齿2的齿面中心为基准和以齿槽的中心为基准属于设计和加工的要求。
51.优选的，定位结构为轮齿2，定位结构的中心为轮齿2的齿面在轴向方向的投影的中心，或者，定位结构为齿槽，定位结构的中心为齿槽的齿面在轴向方向的投影的中心；0≤p≤0.005mm；
52.优选的，设置在摆线齿轮四周的针齿销8的直径为d，针齿销8的分布圆直径为d；则a＝d-r1-r2-d；0≤a≤0.002mm；第一预设值大于0.002mm；r1为摆线齿轮的齿顶圆半径，r2为摆线齿轮的齿根圆半径。
53.另一方面本发明还提供了一种行星减速器，如图10所示，包括一种摆线齿轮；摆线齿轮有两个，两个摆线齿轮分别为第一齿轮4和第二齿轮5；第一齿轮4与第二齿轮5被配置为：当第一齿轮4平移使第一齿轮4的轮廓中心与第二齿轮5的轮廓中心同轴时，如图5所示，
第一齿轮4的轴承孔3的拟合圆中心与第二齿轮5的轴承孔3的拟合圆中心之间的距离a1，则0≤a1≤0.002mm。第一齿轮4的偏心值为a2，第二齿轮5的偏心值为a3，使两个齿轮的轮廓中心同轴，此时两个齿轮的拟合圆中心的距离a1。两个摆线齿轮在工作中存在偏心值累积的情况，每个摆线齿轮的偏心值不大于0.002mm，由于两个摆线齿轮的拟合圆中心相对轮廓中心的偏心方向可能出现向反的情况，当偏心方向完全相反，如图7所示，即使每个摆线齿轮的偏心值不大于0.002mm，当两个摆线齿轮共同工作时，累积偏差a1可以达到0.004mm，导致两个摆线齿轮与针齿销8之间的作用力均大幅增加，磨损也大幅增加；当两个摆线齿轮的偏心方向一致时，如图6所示，会导致两个摆线齿轮受力极不均匀，一个摆线齿轮与针齿销8之间的作用力大，另一个作用力小，摆线齿轮与针齿销8之间的磨损不同，长期累积会导致两个摆线齿轮的负载不同，而且差别越来越大；偏心值的叠加与摆线齿轮负载分化呈正比例关系，如图12所示，控制行星减速器两个摆线齿轮的偏心累积值大小，检测两个摆线齿轮在各自与针齿销的啮合处的最大受力值，将两个最大受力值进行比较，得出两个摆线齿轮最大受力的比值；图12中的横坐标为两个摆线齿轮偏心累积值，纵坐标为两个摆线齿轮啮合处最大受力分化比例值；从图12中可以得出，两个摆线齿轮最大受力比例随着偏心累积值的增加而变大，也即是，两个摆线齿轮的偏心累积值增加导致两个摆线齿轮各自受力的最大值的比值增加，相应的两个摆线轮受力的差值也变大，当a1＝0.002mm时，分化达到了1:1.5，累积偏差控制在0.002mm以内即能够控制加工成本，又能有效避免两个摆线齿轮啮合处最大受力比值较大的情况出现，有效的保证了行星减速器运转平稳，避免了不必要的噪音和振动，也提高了使用寿命。
54.优选的，第一齿轮4的偏向角为γ1，其对应的轮廓偏差为f1，第二齿轮5的偏向角为γ2，其对应的轮廓偏差为f2；第一齿轮4和第二齿轮5被配置为：如图8所示，当第一齿轮4的偏向角γ1与第二齿轮5的偏向角γ2在圆周方向上的偏转方向相反时，γ＝γ1 γ2，累积偏向角γ大于γ1和γ2；如图9所示，当第一齿轮4的偏向角γ1与第二齿轮5的偏向角γ2在圆周方向上的偏转方向相同时，γ＝γ1-γ2，此处γ1和γ2的大小可以互换，也就是累积轮廓偏差γ小于γ1和γ2；只需要使(f1 f2)≤0.005mm即可，当偏向角处于同一方向时，因为单个的偏向角对应的轮廓偏差不大于0.005mm，两个轮廓偏差相减也不大于0.005mm；轮廓偏差叠累积越大，两个摆线齿轮的负载分化比例越大，两个摆线齿轮的负载分化越大，一个摆线齿轮负载变大，另一个负载变小，当轮廓偏差累积达到0.005mm时，两个摆线齿轮负载分化达到1：1.4，其中一个摆线齿轮长期负载过渡，导致磨损加快，相应的两个摆线齿轮的外轮廓大小差距变大，负载分化加剧，导致整机无法有效工作，减少行星减速器的工作寿命；如图14所示，控制行星减速器两个摆线齿轮的轮廓偏差累积值的大小，检测两个摆线齿轮各自与针齿销啮合处受力最大值，将得到的两个摆线齿轮的最大值进行比较，得出两个摆线齿轮内核处最大受力比值；图中横坐标为两个摆线齿轮轮廓偏差累积值，纵坐标为两个摆线齿轮啮合处最大受力比值，从图14中可以看出，啷个摆线齿轮啮合处最大受力比值随着两个摆线齿轮轮廓偏差累积值的增加而变大，将累积偏差(f1 f2)≤0.005mm；有效避免了两个摆线齿轮由于轮廓偏差的累积导致负载分化严重的现象出现，有效的保证了行星减速器运转平稳，避免了非正常的噪音和振动，也提高了使用寿命。
55.本发明具有以下显著优点：
56.1、本发明通过对行星减速器中单个摆线齿轮的偏心值a的大小的控制，以及对两
个摆线齿轮的偏心累积值大小的控制，有效避免了行星减速器在运转中，与摆线齿轮的啮合轮齿径向相对的另一部分轮齿与针齿销之间发生干涉，避免了啮合轮齿与径向相对的另一部分轮齿受力相反；或者行星减速在运转中，与摆线齿轮的啮合轮齿径向相对的另一部分轮齿与针齿销之间发生极小的干涉，保证了摆线齿轮正常运转，减少了非正常的噪音、振动和磨损，即能够保证行星减速器运行平稳又提高了行星减速器的使用寿命；对偏心累积值进行控制避免了两个摆线齿轮分别与针齿销之间的最大受力的比值过大，保证了两个摆线齿轮受力的均衡，进一步降低了行星减速器运行中的噪音和振动，保证了行星减速器运行的平稳提高了使用寿命。
57.2、本发明通过对行星减速器中单个摆线齿轮的轮廓偏差值(偏向角)的大小的控制，以及对两个摆线齿轮轮廓偏差累积值(偏向角累积值)大小的控制，有效避免了行星减速器子运转中，摆线齿轮与针齿销啮合时，不同的轮齿与相应的针齿销之间作用力不均衡，进一步避免了部分轮齿与针齿销之间作用力过大，产生非正常振动和噪音，也避免了由此带来的非正常磨损，保证了行星减速器运行的平稳，并提高了行星减速器的使用寿命；对轮廓偏差累积值进行控制避免了两个摆线齿轮分别与针齿销之间的最大受力的比值过大，保证了两个摆线齿轮受力的均衡，进一步降低了行星减速器运行中的噪音和振动，保证了行星减速器运行的平稳提高了使用寿命。
58.以上具体的示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方式；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。