一种行星摆线针轮耦合级联减速机

1.本技术涉及减速机的技术领域，尤其涉及一种行星摆线针轮耦合级联减速机。


背景技术：

2.对于机械臂关节而言，其关节具有高扭矩、低速的特性，机械臂关节往往要匹配较大减速比的减速机以达到关节的承载要求。目前机器人行业主要采用的减速机有谐波减速机、摆线针轮减速机。谐波减速机可以实现单级较大的减速比，但是其抗过载能力弱，仅适用于低载场合。摆线针轮减速机具备高刚性和高过载能力的特点，但其减速比和减速机直径直接相关，小尺寸下难以实现较大的减速比。因此，摆线针轮减速机往往采用多级减速。
3.目前，公布号为cn113565932a的中国发明专利公开了一种摆线行星齿轮减速机构，其采用一级类谐波减速机的对称式摆线滚珠减速和一级行星齿轮减速，其通过级联实现类似rv减速机的效果，同时保证了减速机的运转平稳性。但是，在高速侧，钢珠和其配合零件之间存在较大的滑动摩擦，这大大限制了减速机的额定输入转速，同时钢珠为点接触配合，也大大限制了减速机的输入扭矩。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供一种行星摆线针轮耦合级联减速机，能够提高减速比，减速比的增加也使得输出扭矩增大。
5.本技术提供一种行星摆线针轮耦合级联减速机，包括：
6.一行星轮减速机，具有用以接受外界高速旋转动力输入的太阳轮、用以动力输出的行星架和位于所述中心太阳轮外围的外齿圈；
7.一摆线针轮减速机，其输入端传动连接所述行星架，其输出端固接所述外齿圈，以使所述外齿圈最终产生低速旋转动力输出。
8.可选地，所述外齿圈固定安装在第二轴出轴承上，所述第二轴出轴承用以传递所述低速旋转动力输出。
9.可选地，还包括用以固接所述摆线针轮减速机的输出端的输出法兰，所述输出法兰固定安装有第一输出轴承。
10.可选地，所述摆线针轮减速机的输出端为输出承力轴承，所述输出承力轴承设有第三垫片。
11.可选地，还包括用以相互扣合的上机壳、下机壳，所述第二轴出轴承安装在所述下机壳。
12.可选地，所述第一输出轴承安装在所述上机壳。
13.可选地，行星轮减速机的行星齿轮上安装有行星齿轮轴承，所述行星齿轮轴承与所述行星架之间安装有第一垫片。
14.可选地，所述摆线针轮减速机的针轮轴承上设有第二垫片。
15.与现有技术相比，本技术有益效果如下：
16.厚度薄，刚性高。两级减速的相互耦合，减小了减速结构在减速机轴线方向的空间占用，因此可以做到较薄的厚度。输出笼形结构贯穿机身设计，使输出结构具备较大的刚性，负载能力强。
17.减速比高、扭矩大。由于摆线减速机的输入输出方向相反，行星轮减速机的行星架将产生一个反向的附加速度。相较于非耦合的级联传动，该附加速度将增大减速比，减速比的增加也使得输出扭矩增大。
附图说明
18.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
19.图1为本技术行星摆线针轮耦合级联减速机的剖视图。
20.图2为本技术机壳的装配结构图。
21.图3为本技术的机壳爆炸视图。
22.图4为本技术的行星轮减速机部分爆炸视图。
23.图5为本技术的行星轮减速机部分装配图。
24.图6为本技术的摆线针轮减速结构部分爆炸视图。
25.图7为本技术的摆线针轮减速结构部分装配图。
26.其中，图中元件标识如下：
27.1-机壳，2-行星轮减速机，3-摆线针轮减速机；
28.4-下端盖，5-第二输出轴承，6-下机壳，7-第一输出轴承，8-上机壳，9-上端盖，10-输出法兰，11-外齿圈；
29.12-行星齿轮，13-行星齿轮轴承，14-第一垫片，15-垫块，16-行星架，17
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行星架轴承，18-行星架端盖，19-太阳轮；
30.20-滚针保持架，21-滚针销，22-输入偏心轴，23-第二垫片，24-针轮轴承，25-摆线轮，26-输出螺钉，27-第三垫片，28-输出承力轴承，29-针轮销。
具体实施方式
31.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术
人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
34.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
35.请参考图1、图2，本技术减速机的基本参数为直径111mm，厚度25mm，质量0.86kg，基本性能参数为减速比101.86，最大输入转速4000r/min最大输出扭矩200nm。
36.本技术机减速比高、扭矩大。由于摆线减速机的输入输出方向相反，行星轮减速机的行星架将产生一个反向的附加速度。相较于非耦合的级联传动，该附加速度将增大减速比，减速比的增加也使得输出扭矩增大。具体如下：
37.假设输入转速为nm，输出转速为n
out
，行星轮减速机的减速比为i1，摆线减速机的减速比为i2。由于摆线轮减速机的输入输出方向相反，太阳轮和输出法兰固定连接，输入齿轮相对于太阳轮的转速为n
in
n
out
。行星架及摆线轮减速机的输入转速为
[0038][0039]
根据摆线减速机建立转速关系
[0040][0041]
总减速比可以表示为
[0042][0043]
由于行星轮减速机的特性，i1＞1，因此有i＞i1i2。即通过减速级耦合的方式，相对于简单级联传动增大了减速比，减速比的增加也使得输出扭矩增大。
[0044]
参考图1，包括机壳1、行星轮减速机2和摆线针轮减速机3。
[0045]
参考图2、图3，所述机壳1构成本技术减速机的主体部分，机壳1包括上机壳8、下机壳6、上端盖9、下端盖4、第一输出轴承7、第二输出轴承5和输出法兰10。上机壳8与下机壳6为扣合结构，通过上机壳8上环形分布的螺钉紧固，其上分别具有用于后置电机固定和减速机安装的环形分布螺纹孔。上机壳8和下机壳6的内孔中分别安装有第一输出轴承7和第二输出轴承5，第一输出轴承7的内圈固定安装有输出法兰10，第二输出轴承5的内圈固定安装有外齿圈11，第一输出轴承7和第二输出轴承5为输出部分主要的受力轴承。
[0046]
上机壳8和下机壳6上另有环形分布的销孔，用于安装摆线减速机的针轮销29。上端盖9和下端盖4分别通过螺钉安装在行星架16和外齿圈11上，起到防尘隔油的密封作用。
[0047]
参考图4、图5，行星轮减速机2包括太阳轮19、行星齿轮12、行星齿轮轴承13、第一垫片14、行星架16、行星架轴承17、行星架端盖18、垫块15、外齿圈11。太阳轮19用以接受外界高速旋转动力输入，并位于结构中心，其与外齿圈11之间均匀分布有三个行星齿轮12，行星齿轮12分别与外齿圈19、太阳轮12相啮合。行星齿轮12的内孔中安装有行星齿轮轴承13，通过螺钉与行星架16连接固定。第一垫片14安装于行星齿轮轴承13与行星架16之间，用于
调整安装距离。太阳轮19、行星齿轮23、行星架16构成基本的行星轮减速机。行星架16上具有对称偏心结构(图中未示出)，同时作为摆线针轮减速机的输入轴。行星架轴承17安装于行星架16的内孔中，行星架端盖18安装于行星架16的外侧面上，行星架轴承17通过螺钉分别与行星架轴承17、垫块15 与太阳轮19连接，从而实现对行星架的定位。垫块15用于调整行星架16的高度。
[0048]
鉴于行星轮减速机2的减速原理已为本领域所熟知的方式，不再赘述。
[0049]
参考图6、图7，摆线针轮减速机3包括输入偏心轴22、滚针销21、滚针保持架20、摆线轮25、针轮销29、针轮轴承24、输出螺钉26、输出承力轴承 28、第二垫片23、第三垫片27。输入偏心轴22为行星架16的构成部分，其上具有对称偏移的两个圆特征，两圆特征上分别相切配合若干滚针销21，滚针销21的另一侧与摆线轮25的内孔相切配合。滚针保持架20用于保证滚针销21 均匀分布。滚针销21与输入偏心轴22、摆线轮25、滚针保持架20构成滚针轴承结构。摆线轮25的外侧相切配合若干针轮轴承24，针轮轴承24均匀分布，数量比摆线轮25齿数多1。针轮轴承24有两组，分别与上下两个摆线轮25配合。两组针轮轴承24同轴，通过第二垫片23调整安装高度。针轮轴承24内孔中安装针轮销29，针轮销29安装在上机壳8和下机壳6上。摆线轮25上设置若干环形分布通孔，其内相切安装输出承力轴承28，输出承力轴承28通过第三垫片27调整安装高度。输出承力轴承28通过输出螺钉26分别与输出法兰 10、外齿圈11固定连接，输出承力轴承28与输出法兰10的连接、输出承力轴承28与外齿圈11的连接分别形成两种不同的旋转动力的输出途径。输出法兰 10和外齿圈11通过输出螺钉26构成笼形结构。
[0050]
鉴于行星轮减速机2的减速原理已为本领域所熟知的方式，再次不再赘述。
[0051]
现在针对一个常见的应用场景中，来阐述本技术减速的操作过程。应当注意的是，此常见的实施方案不可作为理解本技术所声称所要解决技术问题的必要性特征认定的依据，其仅仅是示范而已。
[0052]
本技术行星摆线针轮耦合级联减速机的工作原理如下，
[0053]
后置驱动电机(即外界高速旋转动力输入)通过太阳轮19将旋转运动传递给太阳轮19，行星架16将产生对应的减速运动。行星架16的减速旋转运动通过其上的偏心结构转换为偏心旋转运动，偏心旋转运动通过滚针销21(即摆线针轮减速机的输入端)传递给摆线轮25，摆线轮25产生摆动，该摆动被摆线轮25与输出承力轴承28的相切配合转化为纯旋转运动，并由承力轴承28所输出(即摆线针轮减速机的输出端)，该旋转动力的一种输出途径是，通过输出法兰10向外输出至第一输出轴承7，该输出途径构成级联减速。另一种输出途径是传递至外齿圈11并由第二输出轴承5输出，对于外齿圈11而言，来自太阳轮11的旋转动力输出与来自承力轴承28的旋转动力输出的耦合，最终使行星减速机的减速比进一步增大。
[0054]
以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。