[发明专利]一种大速比差动端面输出减速器

说明书

一种大速比差动端面输出减速器，它属于机械传动装置，适于做各种执行机构和牵引机构。它可以用于做各种阀门或水闸的开闭机机械等，也可以用于航空、航海的各种舵机。

在各种传动装置和执行机械中，都需要把电动机等原动机高转速降为低速大扭矩输出，以操作各种机构，如阀门或闸门的转动、轮船舵的转动等。但是一般的齿轮减速器，由于结构限制，单级速比不能太大，因而为满足需要，必须使用多级减速。为达到1∶100或更大的速比，要用三级或更多级，从而使减速器体积十分庞大，重量极大。既便是使用蜗轮蜗杆减速，单级速比也不能很大。有的减速器使用行星轮减速。由于使用行星轮的公转做一个输出项，传动效率不高。现在使用一种谐波齿轮减速装置作为一些中小功率的高速比减速器，用于仪器仪表控制、航空舵机等。它使用差动的方式减速，利用刚性齿圈和柔性齿圈间的齿差减速，可以做到单级减速比超过100。但由于要使用柔性齿圈，在工作时，柔性齿圈不断变形，因而对柔性齿圈的技术要求高，而且受柔性齿圈齿强度的限制，输出扭矩不能过高。

本发明的目的是发明一种高减速传动机比的减速器。它使用差动原理，并且不使用柔性变形元件来实现差动，有很大的减速比和很大的输出扭矩，并有很高的传动效率。使用端面输出形式，可适用于各种输出要求。

本发明的结构如附图1所示。它有输入轴1，输出齿圈2，固定齿圈3，行星齿轮4，输入齿轮5，行星齿轮保持架6，保持架固定块7，其特征在于：行星齿轮4由下下两齿轮面构成，输出齿圈2固接在输出轮盘8上，行星齿轮4的两个齿轮面分别与输出齿圈2和固定齿圈3啮合，行星齿轮4的其中一个齿轮面与输入齿轮5啮合，固定齿圈3与减速器壳体固接，固定齿圈3有Z1个齿，输出齿圈2有Z2个齿，Z1和Z2差1齿，行星齿轮4有两个或两个以上。

本发明的工作原理如下：输入轴1与原动机相连，在工作时，输入轴1输入的较高转速的转动扭矩通过输入轴1带动输入齿轮5转动。输入齿轮5在转动时，由于固定齿圈3固定不动，因而使得行星齿轮4既自身旋转，也在固定齿圈3内公转。由于固齿圈3的齿数为Z1，输出齿圈2的齿数为Z2，两者相差1齿，因而在行星齿轮4公转一周时，输出齿圈2与固定齿圈3相对差动1齿。又因固定齿圈3与减速器壳体固接，故输出齿圈2带动输出轮盘8转动了1齿。

本发明的速比关系计算如下。

假定行星齿轮4的齿数为Z3，输入齿轮5的齿数为Z4，输入齿轮5的转速为n4，行星齿轮4的公转转速为n3，输出齿圈2的转速为n2，有下面的关系式：

n3＝n4＊Z4/（Z4+Z2）

由Z1和Z2的差动关系得：

n2＝n3/Z2

所以有：

n2＝n4＊Z4/Z2＊（Z4+Z2）

在一般情况下，可以设计使得Z2＝100，从而使减速比也大于100（因为Z4+Z2＞Z4，所以减速比＞Z2）。

本发明的输出使用输出轮盘8的端面输出形式，可以在输出轮盘8上固接连轴器法兰盘;也可以直接用拔杆、连杆或摆杆等变为位移输出;还可以在输出轮盘8外缘固接齿面，通过齿面输出扭矩;也可以使用输出轮盘8直接带动卷扬鼓轮，完成对卷扬绳链的收放。

本发明使用了差动原理，在行星齿轮公转时，因固定齿圈3与输出齿圈2差1齿，所以每公转一周后，这两者之间将相对转过1齿的角度。同时，在工作中没有使用柔性齿技术，全部采用刚性齿轮，有很高的强度。在传动时，行星齿轮4的公转只是作为中间过渡，因此也没有行星轮效率问题。输入与输出在同一轴线，因此本发明的结构紧凑，机构简单。为增大传递功率，可以使用三个、四个或四个以上的行星轮。

本发明中，输出齿圈2齿数Z2可以比固定齿圈3齿数Z1多1齿或少1齿。在少1齿时，输入旋转方向与输出方向相同，多1齿时，输入旋转方向与输出方向相反。由于输出齿圈2和固定齿圈3的齿数不相等，为保持两者与行星齿轮4都有相同的中心距，可使用变位齿轮技术。可以让输出齿圈2、固定齿圈3、行星齿轮4上下齿面和输入齿轮5都变位，这样，每一个齿轮的变位系数都不大，以保持运动的平稳性。也可以只对输出齿圈2和行星齿轮4与之啮合的齿面变位，进行中心距修正，使加工和装配方便。保持输出齿圈2与行星齿轮4之间的中心距及固定齿输圈3与行星齿轮4之间的中心距相等也可以采用斜齿轮螺旋角大小不同的方法加以调整，输出齿圈2和行星齿轮4上与之相啮合的齿面使用斜齿轮。中心距的调整还可以用非标准模数的方法进行调整。