本實(shí)用新型涉及一種螺旋齒擺線齒輪行星減速器，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的漸開線行星齒輪減速器。
背景技術(shù)：
行星減速器作為一種減速傳動(dòng)部件，承受的扭矩和沖擊載荷較大，傳統(tǒng)的漸開線齒輪的承載能力有限，在大的載荷下變形過大，因此傳動(dòng)的剛性較差，回轉(zhuǎn)誤差增大，限制了行星齒輪的傳動(dòng)能力和精度的提升。另外，增加行星減速器剛性的傳統(tǒng)方法是增加行星輪的個(gè)數(shù)，但行星輪的個(gè)數(shù)受到裝配條件與齒輪精度的限制。采用均布行星輪的裝配條件是齒圈的齒數(shù)和太陽輪的齒數(shù)之和再除以行星輪個(gè)數(shù)的數(shù)值必須是整數(shù)，因而在滿足裝配條件下由于受安裝空間的限制能安裝的行星輪的個(gè)數(shù)是有限的，行星輪越多制約的條件就越多，這難以適應(yīng)高剛度減速器的需求。傳統(tǒng)的行星齒輪減速器的行星輪既要同內(nèi)齒圈嚙合，又同時(shí)和中心輪嚙合，磨損嚴(yán)重，壽命減短。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)存在的問題。提供一種螺旋齒擺線齒輪行星減速器，以克服行星輪設(shè)置數(shù)量受限，磨損嚴(yán)重，壽命減短的問題。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種螺旋齒擺線齒輪行星減速器,包括太陽輪、行星齒輪組件和與行星齒輪組件嚙合的內(nèi)齒圈，所述行星齒輪組件通過行星架支承連接，其特征在于，所述行星齒輪組件包括行星軸，所述行星軸兩端與行星架固定支承連接，所述行星軸上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有與太陽輪嚙合的螺旋齒擺線齒輪，所述太陽輪的輪齒也為螺旋齒擺線太陽輪，所述螺旋齒擺線齒輪軸向兩側(cè)的行星軸上對(duì)稱設(shè)有直齒擺線齒輪，所述螺旋齒擺線齒輪與兩側(cè)的直齒擺線齒輪通過若干軸向貫穿各齒輪盤的鎖緊螺栓固定，所述直齒擺線齒輪與外周的內(nèi)齒圈嚙合，所述太陽輪與輸入軸一體設(shè)置，所述行星架與輸出軸一體設(shè)置。
本實(shí)用新型的螺旋齒擺線齒輪行星減速器與現(xiàn)有技術(shù)中漸形線行星齒輪減速器相比具有以下有益效果：采用螺旋線擺線齒輪代替現(xiàn)有的漸開線齒輪，在相同的尺寸下提高了行星齒輪的傳動(dòng)剛性，增大了行星齒輪的承載能力，并且減小回轉(zhuǎn)誤差，提高傳動(dòng)精度；2)行星輪采用齒輪組的形式，體改了齒輪的使用壽命，并且在有限的空間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)均勻的安裝更多個(gè)數(shù)的行星輪組，提高行星減速器的承載能力。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述螺旋齒擺線齒輪的軸向齒形為標(biāo)準(zhǔn)的螺旋線，齒峰輪廓是被分度圓所截的圓弧，齒谷輪廓是與齒峰圓弧共軛的擺線，所述齒峰輪廓位于分度圓外側(cè)，所述齒谷輪廓位于分度圓內(nèi)側(cè)，所述齒峰輪廓和齒谷輪廓在分度圓處相接并且壓力角相等，所述螺旋齒擺線齒輪在分度圓處的齒厚等于齒槽寬。
為便于行星齒輪減速器的安裝連接，所述螺旋齒擺線齒輪和兩側(cè)的直齒擺線齒輪的軸向內(nèi)部固定連接有軸套，所述軸套內(nèi)并排設(shè)有一對(duì)滾針軸承，所述滾針軸承與行星軸支承連接，兩側(cè)的直齒擺線齒輪的外側(cè)分別設(shè)有擋圈，所述擋圈與對(duì)應(yīng)的直齒擺線齒輪固定連接，所述行星軸固定支承于行星架上。
為進(jìn)一步便于行星輪和太陽輪安裝，所述行星架設(shè)有用于容納太陽輪的中心腔，所述中心腔外周連通設(shè)有用于容納行星齒輪組件的連通腔，所述連通腔的數(shù)量與行星齒輪組件的套數(shù)相同，所述中心腔沿軸向的一側(cè)敞開，另一側(cè)一體連接輸出軸,所述行星架外周的前側(cè)和后側(cè)分別通過第一軸承與前外殼轉(zhuǎn)動(dòng)連接,所述太陽輪的中心軸前端和后端與行星架之間通過第二軸承支承連接,所述太陽輪的輸出軸端外周設(shè)有后外殼,所述前外殼和后外殼的周向通過若干螺栓固定，所述內(nèi)齒圈固定安裝在前外殼的內(nèi)周。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型的螺旋齒擺線齒輪行星減速器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為行星齒輪組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為行星齒輪組件的外形主視圖。
圖4為螺旋齒擺線齒輪的軸截面圖。
圖5為螺旋齒擺線齒輪一個(gè)齒的局部放大圖。
圖6為螺旋齒擺線齒輪的嚙合示意圖。
圖7為旋轉(zhuǎn)齒擺線齒輪旋轉(zhuǎn)任意角度的齒谷曲線示意圖。
其中，1 前外殼；2后外殼；3內(nèi)齒圈；4行星齒輪組件；401旋轉(zhuǎn)齒擺線齒輪；401A齒峰；401B齒谷；402直齒擺線齒輪；403軸套；404擋圈；405行星軸；406滾針軸承；407鎖緊螺栓；5太陽輪；5A輸入軸；6行星架；6A輸出軸；7螺紋擋圈；8第一軸承；9第二軸承。
具體實(shí)施方式
如圖1—圖3所示，為本實(shí)新型螺旋齒擺線齒輪行星減速器，包括太陽輪5、行星齒輪組件4和與行星齒輪組件4嚙合的內(nèi)齒圈3，行星齒輪組件4通過行星架6支承連接，行星齒輪組件4包括行星軸405，行星軸405兩端與行星架6固定支承連接，行星軸405上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有與太陽輪5嚙合的螺旋齒擺線齒輪401，太陽輪5的輪齒也為螺旋齒擺線太陽輪，螺旋齒擺線齒輪401軸向兩側(cè)的行星軸上對(duì)稱設(shè)有直齒擺線齒輪402，螺旋齒擺線齒輪401與兩側(cè)的直齒擺線齒輪402通過若干軸向貫穿各齒輪盤的鎖緊螺栓407固定，直齒擺線齒輪402與外周的內(nèi)齒圈3嚙合，太陽輪5與輸入軸5A一體設(shè)置，行星架6與輸出軸6A一體設(shè)置。
為便于行星齒輪減速器的安裝連接，如圖2所示，本實(shí)用新型的螺旋齒擺線齒輪401和兩側(cè)的直齒擺線齒輪402的軸向內(nèi)部固定連接有軸套403，軸套403內(nèi)并排設(shè)有一對(duì)滾針軸承406，滾針軸承406與行星軸405支承連接，兩側(cè)的直齒擺線齒輪402的外側(cè)分別設(shè)有擋圈404，擋圈404與對(duì)應(yīng)的直齒擺線齒輪402固定連接，行星軸405固定支承于行星架6上。
為進(jìn)一步便于行星輪和太陽輪安裝，本實(shí)用新型的行星架6設(shè)有用于容納太陽輪5的中心腔，中心腔外周連通設(shè)有用于容納行星齒輪組件4的連通腔，連通腔的數(shù)量與行星齒輪組件4的套數(shù)相同，中心腔沿軸向的一側(cè)敞開，另一側(cè)一體連接輸出軸6A,行星架6外周的前側(cè)和后側(cè)分別通過第一軸承7與前外殼1轉(zhuǎn)動(dòng)連接,太陽輪5的中心軸前端和后端與行星架6之間通過第二軸承8支承連接,太陽輪5的輸入軸端外周設(shè)有后外殼2,前外殼1和后外殼2的周向通過若干螺栓固定，內(nèi)齒圈3固定安裝在前外殼1的內(nèi)周。
本實(shí)用新型的螺旋齒擺線齒輪行星減速器與現(xiàn)有技術(shù)中漸形線行星齒輪減速器相比具有以下有益效果：采用螺旋線擺線齒輪代替現(xiàn)有的漸開線齒輪，在相同的尺寸下提高了行星齒輪的傳動(dòng)剛性，增大了行星齒輪的承載能力，并且減小回轉(zhuǎn)誤差，提高傳動(dòng)精度；2)行星輪采用齒輪組的形式，體改了齒輪的使用壽命，并且在有限的空間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)均勻的安裝更多個(gè)數(shù)的行星輪組，提高行星減速器的承載能力。
如圖3所示，本實(shí)用新型的螺旋齒擺線齒輪401的軸向齒形為標(biāo)準(zhǔn)的螺旋線；如圖4所示，齒峰401A輪廓是被分度圓所截的圓弧，齒谷401B輪廓是與齒峰圓弧共軛的擺線，齒峰401A輪廓位于分度圓外側(cè)，齒谷401B輪廓位于分度圓401C內(nèi)側(cè)，齒峰401A輪廓和齒谷401B輪廓在分度圓401C處相接并且壓力角相等，同時(shí)，該螺旋齒擺線齒輪401在分度圓處的齒厚等于齒槽寬。
本發(fā)明的弧齒擺線齒輪的嚙合原理，如圖3—圖5所示其主要的嚙合特征為，該齒輪的齒線是一段標(biāo)準(zhǔn)的螺旋線，每個(gè)輪齒沿齒線的法向齒厚相等。螺旋齒擺線齒輪的基本參數(shù)有：模數(shù)m，齒數(shù)z,分度圓壓力角α，齒廓圓弧半徑r和齒輪圓心到齒輪齒峰圓心的距離b，齒線圓弧半徑Rz。如圖7所示，螺旋齒擺線齒輪副在嚙合時(shí)是齒峰與齒谷的嚙合，也就是凹面與凸面的嚙合，這有別于漸開線齒輪凸面與凸面的嚙合，因此這樣的嚙合傳動(dòng)更加平穩(wěn)，傳動(dòng)的功率更大。
螺旋齒擺線齒輪分度處的圓壓力α的角計(jì)算（在本專利中提到的角度均為弧度制）。如圖5所示，二分之一個(gè)齒峰所對(duì)應(yīng)的圓心角為β=π/2z，二分之一齒谷所對(duì)應(yīng)的圓心角也為β=π/2z，對(duì)應(yīng)的分度圓半徑為a=mz/2，對(duì)應(yīng)的分度圓壓力角為α，角度γ與壓力角α互余。由三角形正弦定理得：
對(duì)式（1）整理得：
二分之一齒峰方程，如圖6所示，假如齒輪1和齒輪2齒數(shù)之比z1/z2=1:k,以齒輪1圓心O1建立坐標(biāo)系，令齒輪1為主動(dòng)小齒輪，分度圓半徑為a1,則齒輪2分度圓半徑為k a1，則兩齒輪中心距為O1O2=(1+k) a1，齒輪1齒頂圓半徑為Ra1齒輪1中心到其齒峰圓弧圓心距離為b1，齒輪1齒峰圓弧半徑為r1，齒輪2齒峰圓弧半徑為r2，齒輪1二分之一齒峰所占角度為β=π/2z1。在△O1O3S1中，由三角形余弦定理得：
如圖6所示，在坐標(biāo)系xO1y中，二分之一齒峰圓弧的參數(shù)方程:
式中：，α為分度圓處的壓力角。
二分之一齒谷方程，如圖7所示, 在坐標(biāo)系xO1y，當(dāng)齒輪1沿圓心O1順時(shí)針任意旋轉(zhuǎn)角度θ，則齒輪2繞圓心O2沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度。假設(shè)齒輪1不動(dòng)，齒輪2繞齒輪1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，齒輪2的齒峰T2S2與齒輪1的齒谷Q1S1相互嚙合，嚙合點(diǎn)為G（x2,y2）。嚙合點(diǎn)G處的公法線一定通過兩齒輪的節(jié)點(diǎn)P，并且通過齒輪2齒峰圓弧T2S2的圓心，點(diǎn)G、P、三點(diǎn)必然是共線的。過點(diǎn)O1直線O1M‖O4G交直線O2O4延長(zhǎng)線于M點(diǎn)，O1M與x軸的夾角為。過點(diǎn)作垂直于x軸于點(diǎn)B，過點(diǎn)作平行于x軸交直線O2B于點(diǎn)A，過點(diǎn)G作平行于y軸的線交O4A延長(zhǎng)線于點(diǎn)C，過點(diǎn)M作平行于y軸交x軸于點(diǎn)N，過點(diǎn)M作平行于x軸交O2B的延長(zhǎng)線于點(diǎn)D。
由圖中關(guān)系得：
在△O1MN中有：
因此，嚙合點(diǎn)G（x2,y2）在坐標(biāo)系xO1y中的坐標(biāo)方程為：
(4)。