刚性内外齿廓包齿减速器

1.一种刚性内外齿廓包齿减速器，包括有
第一支架（9）；
第二支架（10），其与第一支架（9）形成一容腔；
输入轴（1），其通过第一支撑轴承（3）安装于第一支架（9）上；
输出轴（20），其安装于第二支架(10)上；
以及安装于容腔内的第一级减速机构和第二级减速机构；其特征是：
所述第一级减速机构包括有:
偏心轮（101）,其设于输入轴（1）上；
第一转臂轴承（5），其套设在偏心轮（101）上；
外啮合曲线轮（7），其套设于第一转臂轴承（5）上；
以及 针齿销（8），其固定在第一支架（9）上并与外啮合曲线轮（7）外啮合；
所述第二级减速机构包括有：
偏心传动轮（14），其通过第二支撑轴承（17）安装于输入轴（1）上；
第二转臂轴承（13），其套设在偏心传动轮（14）上；
内啮合曲线轮（11），其套设在第二转臂轴承（13）上，并与所述的针齿销（8）内啮合配合；
以及输出盘（16），其与输出轴（20）联动连接；
所述的偏心传动轮（14）通过柱销（26）与外啮合曲线轮（7）传动连接，所述的内啮合曲线轮（11）通过传动销（24）与输出盘（16）传动连接；
所述针齿销（8）的数量少于内啮合曲线轮（11）的齿数而多于外啮合曲线轮（7）的齿数；
在外啮合曲线轮（7）的靠近第一支架（9）的一侧设有第一加强架（6），该第一加强架（6）通过第一轴承（4）安装在输入轴（1）上，在第一加强架（6）上设有多个凸台（61），所述的外啮合曲线轮（7）相应设有多个通孔（71），第一加强架（6）的凸台（61）穿过通孔（71）与偏心传动轮（14）固定连接，所述外啮合曲线轮（7）在运动过程中始终不与所述凸台（61）相接触；在内啮合曲线轮（11）的一侧还设有第二加强架（23），该第二加强架（23）通过第二轴承（25）安装于所述的偏心传动轮（14）上，所述的第二加强架（23）上也设有多个凸台（231），在内啮合曲线轮（11）上相应设有多个通孔（111），第二加强架（23）的凸台（231）穿过通孔（111）与输出盘（16）固定连接，所述内啮合曲线轮（11）在运动过程中始终不与所述凸台（231）相接触。
2.根据权利要求1所述的刚性内外齿廓包齿减速器，其特征在于：所述的第一加强架（6）、第二加强架（23）上的凸台（61、231）皆为三个且以输入轴（1）的轴线为中心周向均匀分布。
3.根据权利要求1所述的刚性内外齿廓包齿减速器，其特征在于：所述的偏心传动轮（14）上设有与输入轴（1）同轴的凸肩（141），凸肩（141）与输出盘（16）之间设有第三支撑轴承（15）。
4.根据权利要求1所述的刚性内外齿廓包齿减速器，其特征在于：所述的针齿销（8）的数量比外啮合曲线轮（7）的齿数多一个，所述的内啮合曲线轮（11）的齿数比针齿销（8）的数量多一个。
5.根据权利要求1所述的刚性内外齿廓包齿减速器，其特征在于：所述的输出盘（16）与输出轴（20）一体设置。
6.根据权利要求1所述的内外齿廓包齿减速器，其特征在于：所述的偏心轮（101）与输入轴（1）一体设置。
7.根据权利要求1所述的刚性内外齿廓包齿减速器，其特征在于：所述的传动销（12）一端固定于输出盘（16）上，另一端穿设于内啮合曲线轮（11）上，在输出盘（16）的端面上设有与传动销（24）对应的传动销挡圈（22）。
8.根据权利要求1所述的刚性内外齿廓包齿减速器，其特征在于：所述的第一支架（9）的端侧与输入轴（1）之间设有第一密封挡圈（2）。
9.根据权利要求1所述的刚性内外齿廓包齿减速器，其特征在于：所述的第二支架（10）的端侧与输出轴（20）之间设有第二密封挡圈（19）。

刚性内外齿廓包齿减速器\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种工业用少齿差减速器，属于减速器技术领域。本发明受“国家高技术研究发展计划（863计划）”资助。\n背景技术\n[0002] 用于机器人领域的减速器主要有两大类：谐波减速器和摆线针轮减速器。曾作为机器人传动主要装置的谐波减速器，通过柔轮的弹性变形实现减速运动，其弹性变形较大，由此引起的弹性回差也大，不可避免地影响机器人运动的准确性，在传递较大负载时，变形柔轮与刚轮啮合并非共轭齿廓啮合，保精度寿命低，不能用于重载机器人上，只能用于轻载、中轻载机器人上。日本Rotary Vector（简称RV）减速器与谐波传动减速器相比具有体积小、重量轻、传动比大、刚度大、精度和效率高、运转平稳、回差小、运动精度高等一系列优点，适于重载机器人使用。日本最新的RV减速器产品通过变通轴承外圈使减速器的体积进一步缩小，机器人本体接口也随之变小，代表着机器人用减速器向更小更好方向发展的趋势。然而，在减速器体积不变的情况下，RV减速器的传动比随着针轮齿数的增大，摆线单个齿及针齿销的尺寸变小，影响了减速器承载能力的进一步提高。此外，RV减速器的加工精度要求高、成本高，制约了它的推广与应用，特别是要满足两个相差180度布置的偏心轴加工精度非常难，而它的精度直接影响减速器的传动精度和效率。RV减速器的大速比来自其行星减速传动和摆线针轮减速传动，是复合二级减速，用日本FA减速器串联或其它减速装置串联可以实现大的减速比，但是轴向尺寸随着减速器的串联而成倍增加，不能满足机器人用减速器体积小、高刚性、高效承载的需要。因此，少齿数、大速比、小体积、高承载、高效率长寿命的减速器是机器人向小巧高效大承载方向发展的瓶颈，亟待解决。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是针对上述问题，通过增加两个与输出运动轮联动的加强架，提供一种高刚性、少齿数、大速比、小体积、高承载、高效率长寿命特别适于重载机器人用减速器，在保证少齿数、大速比、高效高承载情况下有效减少减速器的体积和重量，并易于产业化和系列化。\n[0004] 本发明的技术方案是一种刚性内外齿廓包齿减速器，包括有第一支架（9）；第二支架（10），其与第一支架（9）形成一容腔；输入轴（1），其通过第一支撑轴承（3）安装于第一支架（9）上；输出轴（20），其安装于第二支架(10)上；以及安装于容腔内的第一级减速机构和第二级减速机构，其特点是：所述第一级减速机构包括有:偏心轮（101）,其设于输入轴（1）上；第一转臂轴承（5），其套设在偏心轮（101）上；外啮合曲线轮（7），其套设于第一转臂轴承（5）上；以及 针齿销（8），其固定在第一支架（9）上并与外啮合曲线轮（7）外啮合；所述第二级减速机构包括有：偏心传动轮（14），其通过第二支撑轴承（17）安装于输入轴（1）上；第二转臂轴承（13），其套设在偏心传动轮（14）上；内啮合曲线轮（11），其套设在第二转臂轴承（13）上，并与所述的针齿销（8）内啮合配合；以及输出盘（16），其与输出轴（20）联动连接；所述的偏心传动轮（14）通过柱销（26）与外啮合曲线轮（7）传动连接，所述的内啮合曲线轮（11）通过传动销（24）与输出盘（16）传动连接；所述针齿销（8）的数量少于内啮合曲线轮（11）的齿数而多于外啮合曲线轮（7）的齿数；在外啮合曲线轮（7）的靠近第一支架（9）的一侧设有第一加强架（6），该第一加强架（6）通过第一轴承（4）安装在输入轴（1）上，在第一加强架（6）上设有多个凸台（61），所述的外啮合曲线轮（7）相应设有多个通孔（71），第一加强架（6）的凸台（61）穿过通孔（71）与偏心传动轮（14）固定连接，所述外啮合曲线轮（7）在运动过程中始终不与所述凸台（61）相接触；在内啮合曲线轮（11）的一侧还设有第二加强架（23），该第二加强架（23）通过第二轴承（25）安装于所述的偏心传动轮（14）上，所述的第二加强架（23）上也设有多个凸台（231），在内啮合曲线轮（11）上相应设有多个通孔（111），第二加强架（23）的凸台（231）穿过通孔（111）与输出盘（16）固定连接，所述内啮合曲线轮（11）在运动过程中始终不与所述凸台（231）相接触。\n[0005] 作为本发明的优选方案：所述的第一加强架（6）、第二加强架（23）上的凸台（61、\n231）皆为三个以输入轴的轴线为中心周向均匀分布。\n[0006] 作为本发明的优选方案：所述的偏心传动轮（14）上设有与输入轴（1）同轴的凸肩（141），凸肩（141）与输出盘（16）之间设有第三支撑轴承（15）。\n[0007] 作为本发明的优选方案：所述的针齿销（8）的数量比外啮合曲线轮（7）的齿数多一个，所述的内啮合曲线轮（11）的齿数比针齿销（8）的数量多一个。\n[0008] 作为本发明的优选方案：所述的输出盘（16）与输出轴（20）一体设置。\n[0009] 作为本发明的优选方案：所述的偏心轮（101）与输入轴（1）一体设置。\n[0010] 作为本发明的优选方案：所述的传动销（24）一端固定于输出盘（16）上，另一端穿设于内啮合曲线轮（11）上，在输出盘（16）的端面上设有与传动销（24）对应的传动销挡圈（22）。\n[0011] 作为本发明的优选方案：所述的第一支架（9）的端侧与输入轴（1）之间设有第一密封挡圈（2）。\n[0012] 作为本发明的优选方案：所述的第二支架（10）的端侧与输出轴（20）之间设有第二密封挡圈（19）。\n[0013] 本发明与现有技术相比其有益效果是：本发明通过少齿差内外啮合曲线轮齿廓与同一固定针齿销相啮合，实现大速比减速运动，由于两级减速共用同一组针齿销，减速器的轴向尺寸比以往的两个一级减速器简单串联的尺寸大大减小，又由于外啮合曲线轮与内啮合曲线轮受力方向一个沿针齿销与曲线啮合处相切的法线方向向外，一个向里，可实现内外啮合曲线轮啮合力部分抵消，提高了减速器的承载能力和传动效率，免去了RV减速器摆线轮必须两片相差180度的偏心布置，由此也免去了偏心轴上两个相差180度布置的偏心轴段要求。本发明的减速器每级减速只用一个设于偏心轴上的偏心轮，两级减速只用两个独立的单个偏心轮就可实现减速器受力均衡问题，因此与RV减速器相比，结构上减少了一个摆线轮，还减少了一段加工精度要求较高的必须满足偏置180度的偏心轴段，这不仅减少了轴向尺寸，减轻了减速器的重量，而且大大简化了偏心轴的加工工艺和制造成本、易于实现产业化。另外，RV减速器是行星减速传动和少齿差摆线针轮减速复合二级减速，与本发明的两个少齿差的二级减速相比，相同减速比，本发明的减速器的齿数远远少于RV减速器。例如，RV40EQ减速器行星减速部分由齿数分别为16和32的齿轮组成，摆线针齿减速部分由摆线轮齿数39，针齿齿数40构成，总减速比为81；相似传动比80，本发明用内啮合曲线轮和外啮合曲线轮的齿数分别为8和10，针齿数9。二级减速总共用曲线轮齿数18个和针齿数9个，而RV二级减速要用的齿数87个，针齿数39个。同样体积的减速器，本发明的针齿销和曲线轮可以做得很粗很厚，刚性很强。特别是增设加强架后，其整机构的刚性得到进一步的提高，也就是，相同传动比，本发明由于增加两个与输出运动轮联动的加强架，不仅高刚性、齿数少、大承载、高效率，而且又大大简化了偏心轴的加工工艺和难度、减低了制造成本，易于实现产业化，特别适合重载机器人用减速器高刚性、小体积、大承载、高效率长寿命的实用要求。\n附图说明\n[0014] 图1为本发明的机构传动原理图。\n[0015] 图2为本发明的内啮合曲线轮和外啮合曲线轮与针齿销相啮合的示意图。\n[0016] 图3为本发明的具体实施例示意图。\n[0017] 图4为本发明内啮合曲线轮和外啮合曲线轮与针齿销相啮合的受力作用线示意图。\n具体实施方式\n[0018] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：\n[0019] 如图1——图4所示，本发明一种刚性内外齿廓包齿减速器实施例，包括有第一支架9和第二支架10，第一、第二支架9、10形成一容腔；在第一支架上设有带偏心轮的输入轴1，该输入轴1通过第一支撑轴承3安装于第一支架9上；在第二支架10上设有输出轴\n20，输出轴20上位于容腔内的部分为输出盘16，输出轴20通过第四支撑轴承18安装于第二支架10上，容腔内的设有第一级减速机构和第二级减速机构，第一级减速机构由偏心轮\n101、设在偏心轮101上的第一转臂轴承5、套设于第一转臂轴承5上的外啮合曲线轮7以及固定在第一支架9上并与外啮合曲线轮7外啮合的针齿销8组成；第二级减速机构由通过第二支撑轴承17安装于输入轴1上的偏心传动轮14、套设在偏心传动轮14上的第二转臂轴承13、套设在第二转臂轴承13上并与所述的针齿销8内啮合配合的内啮合曲线轮11以及输出盘16、柱销26、传动销24组成；在外啮合曲线轮7的靠近第一支架9的一侧设有第一加强架6，该第一加强架6通过第一轴承4安装在输入轴1上，在第一加强架6上设有多个凸台61，所述的外啮合曲线轮7相应设有多个通孔71，第一加强架6的凸台61穿过通孔\n71与偏心传动轮14固定连接，所述外啮合曲线轮7在运动过程中始终不与所述凸台61相接触；在内啮合曲线轮11的一侧还设有第二加强架23，该第二加强架23通过第二轴承25安装于所述的偏心传动轮14上，所述的第二加强架23上也设有多个凸台231，在内啮合曲线轮11上相应设有多个通孔111，第二加强架23的凸台231穿过通孔111与输出盘16固定连接，所述内啮合曲线轮11在运动过程中始终不与所述凸台231相接触。\n[0020] 上述第一加强架6、第二加强架23上的凸台61、231皆为三个以输入轴的轴线为中心周向均匀分布。\n[0021] 图示中，偏心传动轮14上设有与输入轴1同轴的凸肩141，凸肩141与输出盘16之间设有第三支撑轴承15。通过增设凸肩141及第三支撑轴承15，可以提高输出盘及偏心传动轮14运行的稳定性和可靠性。\n[0022] 本发明实施例的运行过程如下：输入轴1通过偏心轮101经过支撑轴承3及第一转臂轴承5带动外啮合曲线轮7与针齿销8相啮合实现一级减速；外啮合曲线轮7上的柱销26将减速运动传递给第二支撑轴承17上的偏心传动轮14(偏心传动轮14与第一加强架6联动)、偏心传动轮14经第二转臂轴承13带动内啮合曲线轮11再次与针齿销8相啮合实现二级减速，内啮合曲线轮11上的传动销24将运动传递给第三支撑轴承15及第四支撑轴承18上的输出盘16和输出轴20（输出盘16与第二加强架23联动），将减速运动输出出去。\n[0023] 本实施例中，内啮合曲线轮、针齿销和外啮合曲线轮齿数分别相差1，即二级减速每级都是一齿差减速。\n[0024] 图示实施例中，传动销24一端固定于输出盘16上，另一端穿设于内啮合曲线轮11上，在输出盘16的端面上设有与传动销24对应的传动销挡圈22。这样传动销的一端被传动销挡圈22阻挡、另一端被第二加强架23阻挡，从而可确传动销24在运行过程中不会从轴向脱离出去，而轴销26的两端由于有第三支撑轴承15和第一加强架6的挡位，故在运行过程中也不会从轴向脱离出去。\n[0025] 图中，在第一支架9的端侧与输入轴1之间还设有第一密封挡圈2，第二支架10的端侧与输出轴20之间设有第二密封挡圈19。\n[0026] 本实施例中，各支撑轴承通常采用球轴承，各转臂轴承通常采用圆柱滚子轴承。但各轴承的选用并不限于此。\n[0027] 上述实施例中，还可以在针齿销上再加设套筒从而使内啮合曲线轮11、外啮合曲线轮7先与套筒啮合，从而在运动过程中由滑移配合改成滚动配合，使运动摩擦力更小；在柱销、传动销上可以加设套筒或由与偏心轮相同的偏心销构成，通过套筒从而使传动时由滑移配合改成滚动配合，从而使摩擦力更小。输入轴也可以采用中空式。\n[0028] 总之，以上所述的实施例仅仅是对本发明刚性内外齿廓包齿减速器的优选实施方式进行描述，并非对发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明方案的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案作出的各种外型变型和改进，均应落入本发明内外齿廓包齿减速器的保护范围。