本實用新型屬于球面三自由度并聯(lián)機構(gòu)領域，涉及一種并聯(lián)球關節(jié)的傳動機構(gòu)，具體涉及一種多自由度節(jié)圓內(nèi)嚙合環(huán)型移動傳動裝置。

背景技術：

現(xiàn)有的并聯(lián)球關節(jié)傳動機構(gòu)為實現(xiàn)傳動要求，通常將驅(qū)動電機置于運動的搖臂上，在電機驅(qū)動搖臂的同時，電機也與之一起運動，此種方式雖然實現(xiàn)起來十分簡單便捷，卻也帶來了無法忽視的缺陷。而現(xiàn)今存在的一種常見解決辦法是利用空心軸傳動的方式來將驅(qū)動電機固定于下平臺之下使之不隨機構(gòu)運動而運動,然而空心軸的工作特性導致其依舊存在一定的問題。

電機置于運動搖臂之上，增加了搖臂的靜載荷，使得整個并聯(lián)機構(gòu)所具有的負載能力有所降低。

通過電機自身運動來實現(xiàn)動力傳輸?shù)姆绞?，在一定程度上增加了并?lián)球關節(jié)整體的動載荷，在機構(gòu)運動加速度較大的情況下，整個機構(gòu)具有較大的轉(zhuǎn)動慣量，導致機構(gòu)的運動性能有所降低。

電機置于并聯(lián)球關節(jié)下平臺部分之上，對并聯(lián)球關節(jié)整體負載能力造成一定的削弱。

利用空心軸傳動雖能固定驅(qū)動電機，但為達到所需性能，空心軸的同軸度需要較高的加工精度來保證，為確保實現(xiàn)預想的功能所需的成本將更為昂貴。

利用空心軸傳動的方式不具備一定的減速能力，需要額外加裝減速性能更好的減速器，對傳動所需的減速器的要求更為苛刻。

空心軸的傳動方式在機構(gòu)上相對來說不具有較高的對稱性，在運動性能上不如較為對稱的結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)有的齒輪結(jié)構(gòu)為實現(xiàn)動力傳輸要求，根據(jù)相應實際需求利用漸開線繪制齒形，制作相應的齒輪結(jié)構(gòu)，通過外齒輪與內(nèi)齒輪嚙合來實現(xiàn)動力傳輸功能，但在實際運用中因為加工精度不足、工業(yè)制造誤差等原因，齒與齒之間并非完全按照預想的漸開線形式嚙合，此種普通齒輪嚙合方式存在一些無法忽視的缺陷。

由加工精度不足、工業(yè)制造誤差導致的齒形與其預想漸開線的偏差在受到一定徑向力的推動下，有可能造成部分單齒插入過深，發(fā)生徑向位移，使得嚙合過程并非完全按照預想的漸開線形式進行，嚙合點發(fā)生移動，導致齒輪嚙合不再為純滾動形式，傳動阻力增加并加速齒輪損壞。

傳動裝置需要使用外環(huán)內(nèi)齒輪傳動時往往需要一整套繁雜的軸承、定位結(jié)構(gòu)來使其精確定位某處并可以自由轉(zhuǎn)動實現(xiàn)傳動功能，其定位結(jié)構(gòu)與相應配套軸承在一定程度上增加了整個裝置的重量。

常見的普通內(nèi)嚙合齒輪結(jié)構(gòu)，在外齒輪與外環(huán)內(nèi)齒輪嚙合過程中，由于加工精度等因素，齒輪的齒形與設計圖紙有所偏差，很容易發(fā)生徑向位移，使齒輪嚙合點發(fā)生改變，偏離預想的純滾動嚙合形式，增加傳動阻力并對齒造成損壞，影響傳動過程的穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述技術問題，本實用新型提供了一種多自由度節(jié)圓內(nèi)嚙合環(huán)型移動傳動裝置，本實用新型既具備常規(guī)并聯(lián)球關節(jié)內(nèi)嚙合環(huán)型移動傳動裝置所能實現(xiàn)的效果，同時又解決了常規(guī)并聯(lián)球關節(jié)內(nèi)嚙合環(huán)型移動傳動裝置存在的不足。

本實用新型是采用如下技術方案實現(xiàn)的：

一種多自由度節(jié)圓內(nèi)嚙合環(huán)型移動傳動裝置，由上至下依次包括并聯(lián)球關節(jié)上平臺、固定上頂蓋、至少兩個外環(huán)內(nèi)齒輪、裝置下平臺，所述固定上頂蓋、各外環(huán)內(nèi)齒輪和裝置下平臺位于同一軸線上，所述裝置下平臺居中設置有連接固定上頂蓋的支撐柱，每個外環(huán)內(nèi)齒輪的外圓周邊緣分別設置有一連接部，所述連接部分別通過一并聯(lián)球關節(jié)搖臂活動連接并聯(lián)球關節(jié)上平臺，所述固定上頂蓋和裝置下平臺之間均勻分布地轉(zhuǎn)動設置有至少兩個分別驅(qū)動各外環(huán)內(nèi)齒輪獨立轉(zhuǎn)動的連軸外齒輪組，每個連軸外齒輪組均包括一齒輪軸、依次設置在所述齒輪軸上且分別與各外環(huán)內(nèi)齒輪4相嚙合的一個主動外齒輪和至少一個從動外齒輪，其中，用于驅(qū)動相應外環(huán)內(nèi)齒輪的主動外齒輪與所述齒輪軸固定連接，位于同一齒輪軸上的從動外齒輪轉(zhuǎn)動地設置在所述齒輪軸上，各外環(huán)內(nèi)齒輪與相嚙合的主動外齒輪、從動外齒輪一側(cè)分別設置有嚙合時始終相切使傳動過程中相互嚙合兩齒輪不發(fā)生徑向位移的環(huán)形節(jié)圓結(jié)構(gòu)。

進一步地，各個齒輪軸一端分別與對應固定在裝置下平臺底部的諧波減速器與驅(qū)動電機相連接。

進一步地，所述的固定上頂蓋通過螺釘與支撐柱固定連接。

進一步地，所述的并聯(lián)球關節(jié)上平臺及連接部均設置有鉸座，所述并聯(lián)球關節(jié)搖臂的兩端分別通過銷軸及軸承活動連接在并聯(lián)球關節(jié)上平臺及連接部的鉸座上。

進一步地，所述外環(huán)內(nèi)齒輪的環(huán)形節(jié)圓結(jié)構(gòu)的內(nèi)圓與外環(huán)內(nèi)齒輪的分度圓相重合，所述主動外齒輪及從動外齒輪的環(huán)形節(jié)圓結(jié)構(gòu)的外圓分別與所述主動外齒輪及從動外齒輪的分度圓相重合。

進一步地，所述外環(huán)內(nèi)齒輪的數(shù)量為三個，所述固定上頂蓋和裝置下平臺之間均勻分布地轉(zhuǎn)動設置有三個分別驅(qū)動各外環(huán)內(nèi)齒輪獨立轉(zhuǎn)動的連軸外齒輪組。

相比現(xiàn)有技術，本實用新型具有如下有益效果：

1、本實用新型具有若干可以獨立運動的外環(huán)內(nèi)齒輪，作為動力輸出端的外環(huán)內(nèi)齒輪具有足夠大的運動范圍，均可獨自并互不干擾地進行整圈的運動。

2、本實用新型將驅(qū)動電機和諧波減速器置于并聯(lián)球關節(jié)下平臺之下，使其不需隨并聯(lián)球關節(jié)搖臂運動而運動，利用該內(nèi)嚙合環(huán)型移動傳動裝置減低了整個并聯(lián)球關節(jié)運動中所產(chǎn)生的動載荷，提高了并聯(lián)球關節(jié)機構(gòu)在運動中的穩(wěn)定性。

3、本實用新型使用從動外齒輪構(gòu)成合理的虛約束，采取了相對較為對稱的結(jié)構(gòu)，保證了并聯(lián)球關節(jié)在運動過程中具有良好的運動性能和可靠性，從而具有更高的精度。

4、本實用新型在普通齒輪的基礎上增加了利用相應齒輪特性制造的節(jié)圓結(jié)構(gòu)，在外齒輪與內(nèi)齒輪嚙合的同時，各自節(jié)圓結(jié)構(gòu)也進行純滾動的嚙合，消除了普通齒輪嚙合的徑向位移問題，使齒輪嚙合點位置穩(wěn)定不發(fā)生偏移，保證了齒輪嚙合純滾動運動形式，既具備普通內(nèi)嚙合齒輪嚙合傳動的特性，同時又解決了普通內(nèi)嚙合齒輪嚙合過程中存在徑向位移的問題。

5、本實用新型中一對內(nèi)外齒輪節(jié)圓結(jié)構(gòu)相互配合在消除了齒輪徑向位移的同時，當有三個點約束外環(huán)內(nèi)齒輪也固定了外齒輪與內(nèi)齒輪的相對距離，使外環(huán)內(nèi)齒輪自然定位，省去了部分軸承和外環(huán)內(nèi)齒輪定位結(jié)構(gòu)，減輕了整個內(nèi)嚙合環(huán)型移動傳動裝置的重量，得以更好地實現(xiàn)輕量化。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的整體爆照示意圖。

圖2為本實用新型實施例的整體外觀示意圖。

圖3為本實用新型實施例的外環(huán)內(nèi)齒輪與連軸齒輪組爆照示意圖。

圖4為本實用新型實施例的外環(huán)內(nèi)齒輪與連軸齒輪組嚙合示意圖。

圖中所示標號為：1-并聯(lián)球關節(jié)上平臺；2-并聯(lián)球關節(jié)搖臂；3-固定上頂蓋；4-外環(huán)內(nèi)齒輪；41-內(nèi)齒輪節(jié)圓結(jié)構(gòu)；42-普通內(nèi)齒輪部分；5-連軸驅(qū)動外齒輪；6-從動外齒輪；7-裝置下平臺；8-普通外齒輪部分；9-外齒輪節(jié)圓結(jié)構(gòu)。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本實用新型的目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本實用新型的實施方式并不因此限定于以下實施例。

如圖1至圖4所示，一種多自由度節(jié)圓內(nèi)嚙合環(huán)型移動傳動裝置，其特征在于：由上至下依次包括并聯(lián)球關節(jié)上平臺1、固定上頂蓋3、三個外環(huán)內(nèi)齒輪4、裝置下平臺7，所述固定上頂蓋3、各外環(huán)內(nèi)齒輪4和裝置下平臺7位于同一軸線上，所述裝置下平臺7居中設置有通過螺釘連接固定上頂蓋3的支撐柱，每個外環(huán)內(nèi)齒輪4的外圓周邊緣分別設置有一連接部10，所述連接部分別通過一并聯(lián)球關節(jié)搖臂2活動連接并聯(lián)球關節(jié)上平臺1，所述固定上頂蓋3和裝置下平臺7之間均勻分布地轉(zhuǎn)動設置有三個分別驅(qū)動各外環(huán)內(nèi)齒輪4獨立轉(zhuǎn)動的連軸外齒輪組，每個連軸外齒輪組均包括一齒輪軸、依次設置在所述齒輪軸上且分別與各外環(huán)內(nèi)齒輪4相嚙合的一個主動外齒輪5和兩個從動外齒輪6，其中，用于驅(qū)動相應外環(huán)內(nèi)齒輪4的主動外齒輪5與所述齒輪軸固定連接，位于同一齒輪軸上的從動外齒輪6轉(zhuǎn)動地設置在所述齒輪軸上，各個齒輪軸一端分別與對應固定在裝置下平臺7底部的諧波減速器與驅(qū)動電機相連接。各外環(huán)內(nèi)齒輪4與相嚙合的主動外齒輪5、從動外齒輪6一側(cè)分別設置有嚙合時始終相切使傳動過程中相互嚙合兩齒輪不發(fā)生徑向位移的環(huán)形節(jié)圓結(jié)構(gòu)，具體如圖3和圖4所示，各外環(huán)內(nèi)齒輪4包括有內(nèi)齒輪節(jié)圓結(jié)構(gòu)41、普通內(nèi)齒輪部分42，所述主動外齒輪5和從動外齒輪6由普通外齒輪部分8、外齒輪節(jié)圓結(jié)構(gòu)9組成。

所述的并聯(lián)球關節(jié)上平臺1及連接部10均設置有鉸座，所述并聯(lián)球關節(jié)搖臂2的兩端分別通過銷軸及軸承活動連接在并聯(lián)球關節(jié)上平臺1及連接部10的鉸座上。

具體而言，所述外環(huán)內(nèi)齒輪4的內(nèi)齒輪節(jié)圓結(jié)構(gòu)41的內(nèi)圓與外環(huán)內(nèi)齒輪4的分度圓相重合，所述主動外齒輪5及從動外齒輪6的外齒輪節(jié)圓結(jié)構(gòu)8的外圓分別與所述主動外齒輪5及從動外齒輪6的分度圓相重合。所述的環(huán)形節(jié)圓結(jié)構(gòu)在齒輪傳動為高變位齒輪傳動時，齒輪傳動的嚙合角α′等于標準齒輪壓力角α，即α′=α；環(huán)形節(jié)圓結(jié)構(gòu)與分度圓重合，即r′=r；中心距a′等于標準齒輪傳動的中心距a，即a′=a。根據(jù)此性質(zhì)，本實施例的節(jié)圓結(jié)構(gòu)與相應的齒輪分度圓相同，適合中心距等于標準中心距，而又需要提高小齒輪齒根彎曲強度和減小磨損的場合。

上述實施例主要使用內(nèi)齒輪與外齒輪嚙合的方式實現(xiàn)傳動，驅(qū)動電機經(jīng)由諧波減速器將動力分別傳輸?shù)较鄳倪B軸驅(qū)動外齒輪5上，通過其與外環(huán)內(nèi)齒輪4的嚙合，使外環(huán)內(nèi)齒輪4做出相應的運動。

在具體需要動力輸出的場合，如圖1所示，將動力輸出到一般并聯(lián)球關節(jié)的具體實施方式：在控制器作用下，電機轉(zhuǎn)動一定的角度，經(jīng)過諧波減速器減速，力矩放大，根據(jù)實際情況，經(jīng)由三根齒輪軸傳動，帶動三個不同的外環(huán)內(nèi)齒輪4做出相應運動，在外環(huán)內(nèi)齒輪4外連接有轉(zhuǎn)動副關節(jié)，通過控制外環(huán)內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動實現(xiàn)控制三個轉(zhuǎn)動副的運動，并將運動傳遞到與之相連的并聯(lián)球關節(jié)搖臂2上，通過并聯(lián)球關節(jié)搖臂2的運動使并聯(lián)球關節(jié)上平臺1達到特定的運動狀態(tài)，從而使并聯(lián)球關節(jié)上平臺1輸出整個并聯(lián)球關節(jié)的運動。

上述實施例利用制造齒輪時兩嚙合齒輪節(jié)圓結(jié)構(gòu)同時進行純滾動嚙合的特性，為普通齒輪加裝環(huán)形節(jié)圓結(jié)構(gòu)。在內(nèi)嚙合齒輪傳動過程中，外齒輪與內(nèi)齒輪嚙合時，相應的節(jié)圓結(jié)構(gòu)也相互配合并由于節(jié)圓純滾動嚙合特性而進行純滾動運動。

節(jié)圓結(jié)構(gòu)的存在使外齒輪與外環(huán)內(nèi)齒輪的相對位置固定，使兩者嚙合過程中不發(fā)生徑向位移，齒輪嚙合點不發(fā)生改變，保證了嚙合過程純滾動形式，提高了傳動過程的穩(wěn)定性與可靠性，同時齒輪節(jié)圓結(jié)構(gòu)作純滾動運動，不增加內(nèi)嚙合過程中的阻力，在穩(wěn)定可靠的同時又保證了傳動具有高效性。

上述實施例能夠?qū)崿F(xiàn)利用內(nèi)嚙合齒輪的節(jié)圓面將傳動中相互嚙合的各齒輪定位，保證了傳動裝置具有常規(guī)環(huán)型移動副的優(yōu)良運動特性的同時，將驅(qū)動電機下置于裝置下平臺7之下，從而使得驅(qū)動電機不需隨著作為動力輸出端的外環(huán)內(nèi)齒輪4的運動而運動，減輕了整個傳動裝置動力輸出過程中的動載荷，使其具有更小的轉(zhuǎn)動慣量，因而具備更優(yōu)良的運動性能。

所述的外環(huán)內(nèi)齒輪4與外齒輪嚙合傳動過程中，采用了一個內(nèi)齒輪和三各外齒輪構(gòu)成一套內(nèi)嚙合傳動機構(gòu)，其中一個主動外齒輪5為連軸式，將齒輪軸的動力傳輸?shù)酵猸h(huán)內(nèi)齒輪4上，另外兩軸上的從動外齒輪6對外環(huán)內(nèi)齒輪4構(gòu)成虛約束，并且使整個傳動機構(gòu)具有較好的對稱性，使整體傳動過程更加平穩(wěn)。

另外，所述的外環(huán)內(nèi)齒輪4與主動外齒輪5、從動外齒輪6在相同高度處加裝用于相互配合的內(nèi)齒輪節(jié)圓結(jié)構(gòu)41和外齒輪節(jié)圓結(jié)構(gòu)9，構(gòu)成內(nèi)嚙合點高副，從而約束齒輪徑向位移。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)通過節(jié)圓結(jié)構(gòu)將嚙合傳動中的兩齒輪相對位置固定，使齒輪嚙合傳動過程中相互嚙合兩齒輪不會發(fā)生徑向位移，齒輪嚙合點不會偏移，保證了齒輪傳動的純滾動運動形式，提高了齒輪傳動過程的穩(wěn)定性與可靠性。同時三點約束的內(nèi)嚙合方式可以省去固定內(nèi)齒輪所需的圓槽與相應軸承，減輕整個結(jié)構(gòu)的重量。

本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權利要求的保護范圍之內(nèi)。