[发明专利]啮合面可调行星轮减速器

说明书

本发明涉及传动机械领域，是发明专利“一种少齿差齿轮副及其传动结构”与“星轮减速器”的重大改进，一种啮合面可调行星轮减速器，一种在输出转向不变情况下可以改变齿轮啮合面的行星轮减速器，从而将原设计使用寿命至少提高一倍。

[背景技术]

(1)一种少齿差齿轮副及其传动机构(ZL89104790)：是国际著名齿轮专家某教授ZY系列减速机发明创造中的核心技术，一种NN型双层齿轮双啮合少齿差行星传动(美国发明专利5232412)的改进，据称其技术居世界第一。该发明充分证明了软齿面渐开线少齿差具有：多齿啮合传动平稳承载力大、效率高及噪音低等优点。本发明的不足之处在于：①双层环形齿轮结构工艺难度较大；②环形齿轮刚性较差不利于改善齿向载荷均匀分布；③双层环形结构不利于散热而影响热功率；④双层齿轮NN传动必须前置一级减速，这是因为单偏心动平衡不易做得好，前置减速会使结构复杂；⑤双层环形结构使径向尺寸增大；⑥双层齿轮双啮合可减少行星轴承负荷，但会因此增加其他构件的制造成本。

(2)发明专利“星轮减速器”：根据渐开线少齿差减速器的改进而来的：销轴式W机构中柱销改为四只双偏心轴。这种结构出现在日本RV工业机器人减速器中，RV为三只双偏心轴。据“星轮减速器JB/T8712-98标准”：最大使用功率2000KW，输出扭矩103万Nm，齿面硬度HV500，单级效率0.95。星轮减速器再次证明了渐开线少齿差具有适用大功率、承载能力大及效率高等优点。星轮减速器的主要缺点在于：(1)在输出转向不变情况下不能更换齿轮啮合面；(2)内齿圈刚性差及输出机构运动件润滑不良；(3)齿面氮化增加了制造成本和延长生产周期；(4)轴承过多：一台单级减速器轴承22只，其中调心滚子轴承18只；(5)结构复杂、工艺性不好、装配和拆卸困难及制造成本高等等。

[发明目的、内容及其理论基础]

发明创造的核心是构思一种最先进的减速器——在轻量化、性能、工艺与投入及前景四个方面超越各种减速器。(A)轻量化：外形小、重量轻及结构简单；(B)性能：效率高，噪音低及使用寿命长；(C)工艺与投入：工艺难度小、设备、工装投入资金少；(D)前景：用途广泛、产品经久不衰显示出很长的生命周期。

本发明目的在于提供一种最先进的构思：啮合面可调行星轮减速器，用以取代星轮减速器，取代SEW公司、弗兰德公司硬齿面减速器，取代日本住友6000型摆线，取代NGW行星减速器等等。

发明内容：(1)提出在输出轴转向不变时，改变齿轮啮合面可以将原设计使用寿命至少提高一倍；(2)渐开线少齿差星轮减速器的改进，特别是导轨式浮动盘W机构的创新等等。

本发明是建立在相关理论基础上完成的，所以有必要予以较详细阐述：

(一)渐开线少齿差是现代传动机械中最先进的传动技术

(A)根据弹性变形理论的研究与台架测试结果，证实了渐开线少齿差因为多齿(3～9齿)(“机械设计手册”卷3.14章)而具有超越SEW公司、弗兰德公司硬齿面减速器，超越日本住友6000型摆线和NGW行星传动等等的承载能力。这是因为硬齿面试验齿轮弯曲疲劳极限σ_Flim＝400MPa仅仅为软齿面(σ_Flim＝300MPa)的1.33倍，显然其承载能力远不如少齿差中(二片轮)6～18对啮合轮齿的承载能力；

(B)渐开线少齿差传动属于软齿面使工艺大为简化。其理论依据是：在满载时，齿面的接触应力还不到许用值(25HB)的九分之一，这是因为σj计算公式中的齿数比i较小。而硬齿面试验齿轮的接触疲劳极限σ_Hlim＝1400MPa仅仅为软齿面(σ_Hlim＝700MPa)的二倍。显然，如若在渐开线少齿差中采用硬齿面是个浪费；

(C)渐开线少齿差传动(内齿轮固定，浮动盘W机构)具有很高的机械效率：

根据对T₂＝240～35000Nm，十种机型39种规格计算结果表明：渐开线少齿差传动具有很高的机械效率，齿数差Z_d越大越高：Z_d＝3～8时，η＝0.96～0.985。相比之下：①硬齿面外啮合模块组合系统——双级η＝0.96，三级η＝0.94；②NGW行星传动——双级η＝0.96；③摆线——优等品η＝0.92(JB/T5334-1997)；

(D)由于多齿啮合，因而传动平稳，噪音低；结构简单(尤其单偏心)，软齿面，设备资金投入少，易加工，重量最轻，成本最低。摆线传动亦属少齿差，但由于针齿壳销孔相邻距制造偏差无法保证≤0.01～0.02，因而即使修形也难实现较多齿啮合。