專利名稱：蠕動齒輪變速機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種傳動比范圍寬，僅一對齒輪變速可達到三位數的速比。體積小、傳遞扭矩大的變速機構，用于對原動力的減速。
背景技術：
目前公知的變速機構很多，如諧波齒輪減速，擺線減速等等。諧波齒輪減速機利用少齒差減速原理，進行減速。因諧波齒輪的變形，可得到多齒同時參與嚙合的效果。因此在獲得大傳動比的同時，可輸出較大扭矩。諧波齒輪減速，因齒輪必需發生變形不但造成起動扭矩大，還使得諧波齒輪變速機構的齒輪模數受限制，(通常諧波齒輪變速機構中齒輪模數＜1.25)。盡管諧波齒輪減速機有同時嚙合齒數多之優點，因受到模數的限制不能傳遞太大扭矩。
現行的通常(小功率減速機)使用多級齒輪變速，其外形尺寸雖與電機相仿，確無布置滾動軸承的空間。因此效率不高，不能制成大功率低速電機。目前公知的減速機，還沒有既能輸出大扭矩又可直接與電機制成一體的低速大扭矩電機。
發明內容
本發明要解決的技術問1、增加齒輪在齒圈中運動時的同時嚙合齒數。
2、減小用少齒差原理進行減速時齒輪的大壓力角造成的過大徑向分力。
3、使速比及輸出扭矩增加時相應增加的減速機體積不成線性關系。
4、減小減速機的體積，使之與電機殼體聯接制成低速大扭矩電機。
本發明通過以下四個措施解決了用小體積減速機，達到傳遞大扭矩、大速比之目的。
措施1、利用少齒差齒輪嚙合的現有技術，在齒輪或齒圈上加工出細小縫隙；也可以在齒輪或齒圈的根部加工出半圓形或其它幾何形狀的供齒輪或齒圈在其運動過程中發生蠕動變形的槽。使齒輪的輪齒產生與運動方向相反的方向微小的蠕動變形；從而可隨載荷增加，使參與嚙合的齒輪齒數增加。從而達到傳遞大扭矩之目的。
措施2、使用齒頂高系數小于0.8的超短齒，減小齒輪與齒圈嚙合過程中的干涉。
措施3、使用小變位系數基本不改變齒輪的壓力角。
措施4、在銷孔與銷軸間加入偏心軸承，使銷軸在運動過程中只受剪應力。
措施5、不論多大速比的減速機均通過用少齒差減速方法完成，可制成二級三級蠕動齒輪變速機構。每增加一級減速，傳動比可增加10的二次方倍。
蠕動齒輪變速機構的輪齒的變形不再受到模數的限制，對于大模數齒輪而言只要改變細小縫隙的位置與數量或在齒輪根部加工出槽，計算出輸出扭矩的大小對齒輪彈性變形量的要求，就可達到同時嚙合齒數多的目的。由于蠕動齒輪變速機構的同時嚙合齒數多，齒輪模數又不受限制。對于傳遞大扭矩，齒輪強度不再是不可逾越的障礙；嚙合齒數多改變了要增加輸出扭矩必須增加齒輪模數的傳統觀念。銷軸可承受力的大小與銷軸半徑的平方成正比，故對于輸出扭矩的增加與蠕動齒輪變速機構的體積增加不是線性關系。
下面簡單介紹蠕動齒輪變速機構的工作原理表面上看利用少齒差原理制成的減速機中，齒輪與齒圈在運動過程中，有很多齒參與嚙合，但計算重合度并不高于外齒輪嚙合的重合度。只要在齒輪上或齒圈上，加工出細小縫隙；使輪齒的齒可沿運動方向相反的方向產生蠕動變形，可達到使用諧波齒輪減速的相同效果。又克服了諧波齒輪模數受限制的缺點。
本發明提供一種加工零件少、成本低、生產工藝簡單、傳遞扭矩大、傳遞速比大、體積小的蠕動齒輪變速機構。
下面結合附圖分別對本發明的二個實施例；二級和一級蠕動齒輪變速機構作詳細說明附1是二級蠕動齒輪變速機構的結構圖其速比可達10的4次方圖2是圖1的A-A剖視3是1圖的B-B剖視圖(說明齒輪與齒圈工作狀態及細小縫隙)圖4是一級蠕動齒輪變速機構的結構圖其速比可達10的平方實施例一、二級蠕動齒輪變速機構圖中輸出軸[1]輸出盤[2]、右蓋[3]、殼體[4]、偏心軸承架[5]、齒圈[6]、齒輪[7]、銷軸[8]、一級輸出軸[9]、一級輸出盤[10]、一級殼體[11]一級齒圈[12]、一級齒輪[13]、左蓋[14]、曲軸[15]、一級銷軸[16]、雙頭螺檢[17]、內六方螺栓[18]、滾針[a]、油封[b]、平鍵[c]、細小縫隙[d]。
具體實施例方式
本發明實施例一、如圖1、圖2、圖3所示輸出軸[1]由一長一短的二個圓柱體疊加而成。輸出軸[1]長圓柱體上有安裝鍵的鍵槽；短圓柱體左側面有與輸出盤[2]中心上的孔，配合的凸起陽子口。及可安裝平鍵[c]的鍵槽。輸出軸[1]短圓柱體右側面上加工有，可通過內六方螺栓[18]緊固輸出盤[2]上螺紋孔的臺階通孔。
輸出盤[2]是盤形圓柱體，其外圓柱直徑與輸出軸[1]短圓柱體外圓直徑相同。輸出盤[2] 上有數個孔，分別為中心上的孔和在圓周均勻分布的孔；其中心心上的孔既是，與輸出軸[1]陽子口配合的陰子口，又是通過滾針[a]與一級輸出軸[9]右端短圓柱體配合的孔。輸出盤[2]在圓周均勻分布的孔，通過滾針[a]與偏心軸承架[5]外圓柱體配合。輸出盤[2]右側面加工有可通過，內六方螺栓[18]與輸出軸[1]聯接的螺紋孔，及可安裝平鍵[c]鍵槽。
右蓋[3]是沿正方形垂直方向被拉伸的六面體。右蓋[3]四個角上有四個可穿過雙頭螺栓[17]的孔。在右蓋[3]的中心加工有通過滾針[a]，與輸出軸[1]長圓柱體配合的孔，該孔右側還有一與該孔同心可安裝油封[b]并與輸出軸[1]長圓柱體配合的孔。右蓋[3]左側面加工有可安裝油封[b]的陰子口。
殼體[4]是一個沿正方形垂直方向被拉伸的六面體。殼體[4]中心上有一通孔，該孔通過滾針[a]與輸出軸[1]左端短圓柱體外圓、輸出盤[2]外圓柱面配合。殼體[4]右、左二側面分別有與右蓋[3]左側面及齒圈[6]右側面上陰子口配合的凸起陽子口。殼體[4]的四角上有可使雙頭螺栓[17]通過的四個孔。
偏心軸承架[5]是帶孔圓柱體，孔中心線與外圓柱體中心線不重合。偏心軸承架[5]上的孔，通過滾針[a]與銷軸[8]或銷軸[16]配合。外圓柱體通過滾針[a]與輸出盤上數個在圓周上均勻分布的孔配合。
齒圈[6]其外形是六面體。齒圈[6]的四個角上有可供雙頭螺栓[17]穿過的孔。齒圈[6]的中心加工有內齒輪。在齒圈[6]右、左二側面分別加工有與殼體[4]及一級殼體[11]陽子口配合并可安裝油封[b]的陰子口。齒圈[6]上加工的細小縫隙[d]可隨載荷大小使輪齒產生大小不同的蠕動變形。蠕動變形增大將增加同時參與嚙合的齒數。
齒輪[7]是一個加工有若干孔的外齒輪；加工在齒輪中心上的孔，通過滾針[a]與一級輸出軸[9]的中間圓柱體配合；其它的數個孔在圓周上均勻分布。齒輪[7]在圓周均勻分布的孔是與帶臺階的銷軸[8]配合的臺階孔。
銷軸[8]由大直徑短圓柱體和小直徑長圓柱體疊加成的臺階圓柱體。銷軸[8]上大、小圓柱體分別與齒輪[7]在圓周上均勻分布的數個安裝銷軸[8]的臺階孔配合。銷軸[8]上的小圓柱體右端通過滾針[a]與偏心軸承架[5]的內孔配合。
一級輸出軸[9]由左端盤形圓柱體、中間圓柱體及右端短圓柱體疊加而成；其中，短圓柱體與盤形圓柱體中心線重合，中間圓柱體的中心線與其左右二端圓柱體的中心線不重合，形成對左、右二端圓柱體的偏心。一級輸出軸[9]左端盤形圓柱體外圓柱面通過滾針[a]與一級殼體[11]中心上的通孔配合。一級輸出軸[9]中間圓柱體通過滾針[a]與齒輪[7]中心上的孔配合。一級輸出軸[9]右端短圓柱體通過滾針[a]與輸出盤[2]中心上的孔配合。一級輸出軸[9]盤形圓柱體左側面上，有可安裝平鍵[c]的鍵槽和凸起的與一級輸出盤[10]中心上的孔配合的陽子口。一級輸出軸[9]右側面有數個可穿入內六方螺栓[18]的臺階通孔。
一級輸出盤[10]是一個盤形圓柱體，其外圓柱面通過滾針[a]與一級殼體[11]中心上的通孔配合。其中心上有一個可通過滾針與曲軸[15]右端圓柱體配合的孔，該孔同時又是與一級輸出軸[9]陽子口配合的陰子口。一級輸出盤[10]右側面上加工有可安裝平鍵[c]的鍵槽，及可旋入內六方螺栓[18]的螺紋孔。一級輸出盤[10]圓周均勻分布數個通過滾針與偏心軸承架[5]外圓柱面配合的孔。
一級殼體[11]是一個沿正方形表面的垂線被拉伸的六面體，中心加工有通過滾針[a]與一級輸出軸[9]左端盤形圓柱體外圓、一級輸出盤[10]的外圓柱面配合的通孔。一級殼體[11]右、左二側面分別加工有與齒圈[6]左側的陰子口及一級齒圈[12]右側面的陰子口配合的凸起陽子口。一級殼體[11]的四個角上有能使雙頭螺栓[17]穿過的四個孔。
一級齒圈[12]是在中心加工有內齒輪的六面體。在六面體的四個角上有四個可穿入雙頭螺栓[17]的孔。一級齒圈[12]的右、左二側面分別加工出與一級殼體[11]左側面及左蓋[14]右側面陽子口配合，又能裝入油封[b]的陰子口。
一級齒輪[13]是中心加工有孔的齒輪，該孔通過滾針[a]與曲軸[15]中間圓柱體配合。一級齒輪[13]圓周上均勻分布數個與一級銷軸[16]配合的臺階孔。
左蓋[14]是個六面體，在其中心加工有通過滾針[a]與曲軸[15]左端圓柱體配合的孔，該孔左側還加工了一個可安裝油封[b]并與曲軸[15]左端圓柱體配合的孔。左蓋[14]右側面加工有與齒圈[12]左側面，陰子口配合的凸起陽子口。左蓋[14]的四個角上加工有可供雙頭螺栓[17]旋入的螺紋孔。
曲軸[15]由左端、中間、及右端圓柱體疊加而成，其中，右端及左端圓柱體中心線重合，中間圓柱體的中心線與左、右二端的圓柱體中心線不重合，形成相對左、右二端圓柱體的偏心。曲軸[15]右端的圓柱體通過滾針[a]與一級輸出盤[10]中心上的孔配合。曲軸[15]中間圓柱體通過滾針[a]與一級齒輪中心上的孔配合。曲軸[15]左端圓柱體通過滾針[a]與左蓋[14]中心上的孔配合。曲軸[15]左端還加工了帶鍵槽的孔，其孔與電機軸配合，鍵槽與電機上的鍵配合。
一級銷軸[16]是與數個一級齒輪[13]上均勻分布的臺階孔配合的臺階軸。一級銷軸[16]右端通過滾針[a]與偏心軸承架[5]的內孔配合。
裝配分12步完成1、安裝左蓋[14]及曲軸[15]將左蓋[14]中心上的孔中裝入滾針[a]并在該孔左側孔的槽中裝入油封[b]。將左蓋[14]四個角的螺紋孔中別擰入四個雙頭螺檢[17]；將曲軸[15]左端圓柱體插到左蓋[14]中心上的孔中。
2、安裝一級齒圈[12]將一級齒圈[12]左、右側陰子口中裝配油封[b]；將一級齒圈[12]四個角上的孔分別穿過四個雙頭螺栓[18]并使左蓋[14]右側面的陽子口裝配到一級齒圈左側的陰子口中。
3、安裝一級齒輪[13]將一級齒輪[13]圓周均勻分布的數個臺階孔中安裝一級銷軸[16]。將一級齒輪中心上的孔套到曲軸[15]中間圓柱體上，并在該孔中安裝滾針[a]。
4、安裝一級輸出盤[10]在一級輸出盤[10]右側面鍵槽中安裝平鍵[c]。將一級輸出盤[10]中心上的孔套到曲軸[15]右端圓柱體上，并在曲軸[15]右端圓柱體與一級輸出盤[10]中心上的孔的空隙中安裝滾針[a]。將偏心軸承架[5]的孔套到一級銷軸[16]上，并在該孔和一級銷軸[16]的空隙中安裝滾針[a]；在偏心軸承架[5]的外圓柱面與一級輸出盤[10]圓周均勻分布的孔間的空隙中安裝滾針[a]。
5、安裝一級輸出軸[9]將一級輸出軸[9]左側面上的鍵槽裝配到已裝在一級輸出盤[10]上的平鍵[c]上，同時使一級輸出軸[9]左側的凸起陽子口裝到一級輸出盤[10]中心上的孔中。將內六方螺栓[18]穿過一級輸出軸[9]右側面臺階孔，并緊固內六方螺栓[18]到一級輸出盤[10]左側面上的螺紋孔中。
6、安裝一級殼體[11]將一級殼體[11]四個角上的孔分別穿過四個雙頭螺栓[17]并使一級殼體[11]左側陽子口與一級齒圈[12]右側的陰子口配合。在一級殼體[11]中心上的通孔，與一級輸出軸[9]左端盤形圓柱體的外圓柱面，及一級輸出盤[10]外圓柱面的空隙中安裝滾針[a]。
7、安裝齒圈[6]在齒圈[6]左、右二側面的陰子口中分別安裝油封[b]。齒圈[6]四個角上的孔，穿過雙頭螺栓[17]并使齒圈[6]左側的陰子口裝配到一級殼體[11]右側的陽子口中。
8、安裝齒輪[7]先將齒輪[7]圓周上均勻分布的臺階孔中安裝銷軸[8]；再將齒輪[7]套到一級輸出軸[9]中間圓柱體上；在齒輪[7]中心上的孔和一級輸出軸[9]之間的空隙中安裝滾針[a]。
9、安裝輸出盤[2]將輸出盤[2]中心上的孔套到一級輸出軸[9]右端短圓柱體上，并將輸出盤[2]上的數個圓周均勻分布的孔，同時套到數個已經安裝到齒輪[7]上相應的銷軸[8]上；將偏心軸承架[5]套到銷軸[8]上；在銷軸[8]和偏心軸承架[5]內孔的空隙處及偏心軸承架[5]外圓柱面與輸出盤[2]上數個圓周均勻分布孔的空隙中安裝滾針[a]。在一級輸出軸[9]右端短圓柱體和輸出盤[2]中心上的孔空隙處安裝滾針[a]。
10、安裝輸出軸[1]將輸出軸[1]左側凸起的陽子口，安裝到輸出盤[2]中心上的孔中；將內六方螺栓[18]穿過輸出軸[1]右側的臺階孔并緊固到輸出盤[2]上與之對應的螺紋孔中。
11、安裝殼體[4]將殼體[4]四個角上的孔穿過四根雙頭螺栓[17]將殼體[4]左側面的陽子口，裝配到齒圈[6]右側面上的陰子口中。在輸出盤[2]的外圓柱面和輸出軸[1]短圓柱體的外圓與殼體[4]中心上的孔的空隙中安裝滾針[a]12、安裝右蓋[3]將右蓋[3]左側陰子口內安裝油封[b]，在右蓋[3]左側中心的孔中安裝滾針[a]；在右蓋[3]右側孔的槽內安裝油封[b]。將右蓋[3]四角上的孔分別穿過四根雙頭螺栓[17]，并使右蓋[3]左側面陰子口裝配到殼體[4]右側面陽子口上。分別在四根雙頭螺栓上，擰上四個螺母并擰緊四個螺母安裝結束。
將電機軸插到曲軸[15]左端的孔中，通過電機軸上的鍵撥動曲軸[15]左端孔中的鍵槽。因曲軸[15]中間圓柱體相對左、右二端圓柱體是偏心的，曲軸[15]中間圓柱體推動一級齒輪[13]在一級齒圈[12]內公轉，同時自轉。每公轉一周，一級齒輪[13]自轉過的齒數為，一級齒圈[12]與一級齒輪[13]二者的齒數差。一級齒輪[13]通過圓周均勻分布的數個一級銷軸[16]，在偏心軸承架[5]內的轉動，推動一級輸出盤[10]并通過平鍵[c]，將其自轉傳遞給一級輸出軸[9]。同理一級輸出軸[9]中間圓柱體相對左、右二端圓柱體的偏心，推動齒輪[7]在齒圈[6]中旋轉。齒輪[7]上的銷軸[8]，通過偏心軸承架[5]推動輸出盤[2]并通過平健[c]使輸出軸[1]經過二級減速后輸出動力。
實施例二、一級蠕動齒輪變速機構圖4是一級蠕動減速機的結構圖。
圖中輸出軸[1]輸出盤[2]、右蓋[3]、殼體[4]、偏心軸承架[5]、齒圈[6]、齒輪[7]、銷軸[8]、左蓋[14]、曲軸[15]雙頭螺栓[17]、內六方螺栓[18]、滾針[a]、油封[b]、平鍵[c]、細小縫隙[d]。
以上各件中除曲軸[15]與二級蠕動齒輪變速機構中的曲軸[15]不同外，其它各零件與二級蠕動齒輪變速機構完全相同。
曲軸[15]同樣由左端圓柱體、中間圓柱體、和右端圓柱體疊加而成。曲軸[15]右端的圓柱體通過滾針[a]與輸出盤[2]中心上的孔配合。曲軸[15]中間圓柱體通過滾針[a]與齒輪[7]中心上的孔配合。曲軸[15]左端圓柱體通過滾針[a]與左蓋[14]中心上的孔配合。曲軸[15]左端加工有與電機軸直徑配合的孔，孔中加工有與電機上平鍵尺寸相同的鍵槽。
其裝配過程分7步完成。
1、安裝左蓋[14]及曲軸[15]將左蓋[14]中心上的孔中裝入滾針[a]并在該孔左側孔的槽中裝入油封[b]。將左蓋[14]四個角的螺紋孔中分別擰入四個雙頭螺栓[17]；將曲軸[15]左端圓柱體插到左蓋[14]中心的孔中。
2、安裝齒圈[6]在齒圈[6]左、右二側面的陰子口中分別安裝油封[b]。齒圈[6]四個角上的孔穿過雙頭螺栓[17]并使齒圈[6]左側面的陰子口裝配到一級殼體[4]右側的陽子口中。
3、安裝齒輪[7]先將齒輪[7]上圓周上均勻分布的臺階孔中安裝銷軸[8]；再將齒輪[7]套到曲軸[15]中間圓柱體上；在齒輪[7]中心上的孔和曲軸[15]]之間的空隙中安裝滾針[a]。
4、安裝輸出盤[2]將輸出盤[2]中心上的孔套到曲軸[15]右端短圓柱體上并使輸出盤[2]上數個圓周均勻分布的孔，同時套到數個已經安裝到齒輪[7]上的數個相應的銷軸[8]上；將偏心軸承架[5]套到銷軸[8]上；在銷軸[8]和偏心軸承架[5]內孔的空隙處及偏心軸承架[5]外圓柱面與輸出盤[2]上數個圓周均勻分布孔的空隙中安裝滾針[a]。在曲軸[15]右端短圓柱體和輸出盤[2]中心上的孔空隙處安裝滾針[a]。
5、安裝輸出軸[1]將輸出軸[1]左側陽子口安裝到輸出盤[2]中心上的孔中；將內六方螺栓[18]穿過輸出軸[1]右側的臺階孔并緊固到輸出盤[2]上與之對應的螺紋孔中。
6、安裝殼體[4]將殼體[4]四個角上的孔穿過四根雙頭螺栓[17]使殼體[4]左側面陽子口裝配到齒圈[6]右側面上的陰子口中。在輸出盤[2]的外圓柱面和輸出軸[1]短圓柱體的外圓與殼體[4]中心上的孔空隙外安裝滾針[a]7、安裝右蓋[3]將右蓋[3]左側陰子口內安裝油封[b]，在右蓋[3]左側中心上的孔中安裝滾針[a]；在右蓋右側中心上的孔槽內安裝油封[b]。將右蓋[3]四個角上的孔，分別穿過四根雙頭螺栓[17]，并將右蓋[3]左側面的陰子口裝配到殼體[4]右側面的陽子口上。分別在四根雙頭螺栓上，擰上四個螺母并擰緊四個螺母安裝結束。
權利要求
1.蠕動齒輪變速機構主要由左蓋、曲軸、齒輪、齒圈、銷軸、偏心軸承架、輸出盤、輸出軸、殼體右蓋組成；當需要更大速比時每增加一級減速需增加一套齒輪、齒圈，銷軸、偏心軸承架、輸出盤、輸出軸、殼體這些主要零件。其特征在于所述的齒輪或齒圈；加工有供輪齒產生微小蠕動變形的細小縫隙。
2.根據權利要求1、所述的齒輪、齒圈其特征在于在齒輪或齒圈的根部加工出供齒輪或齒圈在其運動過程中發生蠕動變形的槽。
3.根據權利要求1、所述的齒輪其特征在于其齒輪或齒圈是齒高系數小于0.8的超短齒。
4.根據權利要求1、和權利要求2、所述的齒輪其特征在于使用超短齒即便是一齒差的齒輪減速齒輪、齒圈總變位系數小于0.5。
5.根據權利要求1、所述的偏心軸承架其特征在于其內孔和外圓柱面中心線不重合。
6.根據權利要求1、所述的蠕動齒輪變速機構其特征在于每增加一級減速其速比可增加十的兩次方倍。
7.根據權利要求1、所述的蠕動齒輪變速機構其特征在于因這種蠕動減速機體積小，可直接制成與電機聯接的低速大扭矩電機。
全文摘要
本發明涉及一種可傳遞大扭矩、大速比的變速機構，用于對原動力的減速。蠕動齒輪變速機構利用現有技術少齒差齒輪減速的原理。所不同的是通過齒輪微小的蠕動變形，增加齒輪與齒圈嚙合過程中，同時參與嚙合的齒輪齒數。從而達到可輸出大扭矩的作用。通過超短齒其齒高系數小于0.8既可減小齒輪的干涉又可減小齒輪或齒圈的變位系數。通過小變位系數，減小齒輪壓力角從而減小對曲軸的徑向力。又通過使用偏心軸承改善銷軸的受力狀況。僅二對齒輪變速可達到三位數的速比。體積小傳遞扭矩大。因其體比電機還小，可直接與電機殼體聯接制成低速大扭矩電機。
文檔編號F16H1/04GK101033787SQ20061017065
公開日2007年9月12日 申請日期2006年12月27日 優先權日2006年12月27日
發明者于杰 申請人:于杰