[发明专利]一种偏心摆动型行星齿轮装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种偏心摆动型行星齿轮装置，在与内齿齿轮啮合的外齿齿轮通过偏心曲轴进行偏心摆动转动的偏心摆动型行星齿轮装置中，与决定其外齿齿轮的齿形形状相关的技术。

背景技术

目前，偏心摆动型行星齿轮装置因其接触及啮合的齿数多，刚性高，作为减速机多数被使用在关节机器人的关节机构，加工设备的旋转驱动机构、加工配件的定位机构等处。

此类偏心摆动型行星齿轮装置多数将内齿齿轮做成圆弧状，外齿齿轮的外齿形状做成符合外旋轮线曲线的形状。

外旋轮线曲线的定点P的轨迹计算式：

其中，rc：基础圆半径；rm：滚动圆半径；rd：偏心距离；θ：回转角。

此类偏心摆动型行星齿轮装置的减速部的外齿齿轮维持偏心曲轴所定的偏心量公转，通过与内齿齿轮啮合并同时公转，与外齿齿轮和内齿齿轮的齿数相对应，内齿齿轮及外齿齿轮中的可动侧相对于固定侧能低速转动。

现有技术的缺陷包括：

在此类偏心摆动型行星齿轮装置中，根据理论计算设计外齿齿轮的齿形形状得到的外旋轮线形状时，外齿齿轮的外齿齿底及齿顶附近的啮合压力角最大将达到90°，外齿齿轮面受到的压力变大，内齿齿轮和外齿齿轮的摩擦也相应增大，导致传动效率降低、发热、齿轮表面破损、产生噪音等问题。

另外，由于偏心摆动型行星齿轮装置中，多数的齿同时啮合，齿形的加工需要达到很高的尺寸精度，很小的尺寸偏差都将导致齿轮组装困难，并且成为剧烈摩擦及产生噪音的原因。

此外，严格控制减小齿轮侧隙会使得啮合变得很紧，不仅容易引起扭距的波动及振动，还会引起空载时驱动扭距增大及传动效率降低等问题。

为避免此类问题的发生，需要对齿轮进行相应地修整，但为了使内齿齿轮的生产及组装变得容易，一般采用圆弧形状的销或圆弧形状的内齿齿轮，导致内齿齿轮的形状固定，只能对外齿齿轮的形状进行修整。

但由于齿轮的啮合率高，外齿齿轮的形状复杂，计算决定啮合位置的变更、压力角的较高部分、发生赫兹应力的齿轮面的压力大小等，都需要基于复杂的计算和丰富的经验及验证基础上进行。

发明内容

本发明提出了一种偏心摆动型行星齿轮装置，其包括圆弧齿形的内齿齿轮，齿数比内齿齿轮少的、有外旋轮线齿形的外齿齿轮，支持外齿齿轮摆动转动并使其在内齿齿轮内公转的偏心曲轴，外齿齿轮的齿顶及齿底上，在根据外旋轮线理论轨迹获得的理论齿形的先端到两侧90度到60度的范围内，修整齿轮的齿形，使得齿底和齿顶的齿轮面处于外旋轮线理论轨迹获得的理论齿形的内侧。

本发明提出的偏心摆动型行星齿轮装置，外齿齿轮的齿形是通过设定形成该齿形的外旋轮线齿形的滚动圆中心到定点的距离与滚动圆半径之间的系数，并将所述系数设定在一定范围内得到。

本发明中，具有圆弧齿形的内齿齿轮及比内齿齿轮的齿数少且有外旋轮线齿形的外齿齿轮，并具有为使外齿齿轮能在内齿齿轮内公转而设的支持外齿齿轮回转的偏心曲轴的偏心摆动型行星齿轮装置中，在外齿齿轮的齿底和齿顶上，从外旋轮线的轨迹理论齿形的先端到两侧90度～60度的范围内，通过修整使得齿轮面处于内侧。

本发明中，设定前述成为外齿齿轮的齿形的外旋轮线齿形的滚动圆中心到定点为止的距离(以下称为偏心距离)与滚动圆半径相关的系数，并通过将前述系数设定在一定范围内，以决定外齿齿轮的齿形。

如图2所示，本发明中，在齿顶修整范围α1和齿底修整范围α2中，只将齿顶修整量t1及齿底修整量t2相对理论齿顶形状S1、理论齿底形状S2向内侧修整成修整齿顶形状K1、修整齿底形状K2。

此齿顶修整范围α1、齿底修整范围α2设为90°～60°，齿顶修整量t1、齿底修整量t2设为0.01～0.02mm。

如果将齿顶修整范围α1、齿底修整范围α2和齿顶修整量t1、齿底修整量t2设为比上述小的范围，其修整的绝对量变小，且由于高压力角的范围仍存在，降低了修整的效果。

相反，如果增大此修整范围，会使理论齿形的范围变窄，传动效率下降。

通过此修整，即使在要求有较高的齿形啮合率的情况下，也可以避开在高压力角下的啮合范围，在不降低效率的同时，能够得到合适的传动效果。

目前，即使能够设定压力角，也需要通过沿着外齿齿轮的形状在各点计算或模拟，以将其反应到形状上，而本发明通过形状的范围表示了有修整效果的范围。

另外，为了良好平衡外齿齿轮a11和内齿齿轮12的啮合范围，将偏心量rd设为2倍，并将此值除以滚动圆半径rm的值作为摆线系数T_f。