零回差渐开线少齿差减速机.pdf

本发明涉及渐开线少齿差技术领域，一种零回差渐开线少齿差减速机，包括机座、行星轮A、B、内齿圈、输入轴、端盖及w输出机构，其特征在于：内齿圈连接在机座内孔，行星轮B轮齿与内齿圈上半区内齿逆时针一侧靠紧，行星轮A轮齿与内齿圈下半区内齿顺时针一侧靠紧，二行星轮相位差＜180°，输入轴伸端设有挡圈，挡圈与输入轴肩间有二偏心套，二偏心套内侧端面为梯形齿、齿与齿啮合，第二偏心套连接在输入轴上，其外端靠紧输入轴轴肩，第一偏心套与输入轴滑配，其外端与弹性挡圈间设有弹簧。有益效果：制造工艺简单，零回差，可用于雷达回转跟踪减速装置等，效率较高，可取代三级行星，传动比大，体积较小，质量轻，运转平稳，齿形易加工，拆装方便。

1.  一种零回差渐开线少齿差减速机，包括机座(1)、二行星轮(A、B)、内齿圈(2)、输入轴(17)、端盖(18)及w输出机构，所述输入轴(17)用第一轴承(16)支承在端盖(18)内，端盖(18)连接在机座(1)的端面上，所述w输出机构包括输出轴(4)、均布的柱销(11)及分别设在其中部的第一均载环(10)，所述柱销(11)一端与输出轴(4)圆盘上的孔紧配，另一端与第二均载环(12)上的孔滑配，所述输出轴(4)与第二均载环(12)用第二、三轴承(3、13)分别支承在机座(1)内孔与端盖(18)内突缘的外圆上，其特征在于：
所述内齿圈(2)连接在机座(1)内孔；
所述行星轮(B)轮齿与内齿圈(2)上半区内齿逆时针一侧靠紧，所述行星轮(A)轮齿与内齿圈(2)下半区内齿顺时针一侧靠紧，二行星轮(A、B)相位差θ＜180°；
所述输入轴(17)轴伸端设有弹性挡圈(6)，弹性挡圈(6)与输入轴(17)的轴肩间设有第一、二偏心套(8、15)，第一、二偏心套(8、15)内侧端为梯形齿、或三角齿，齿与齿啮合，所述第二偏心套(15)连接在输入轴(17)上，其外端面靠紧输入轴(17)的轴肩。

2.  根据权利要求1所述的零回差渐开线少齿差减速机，其特征在于：所述第一、二偏心套(8、15)用第一、二滚针或滚柱轴承(9、14)分别支承在行星轮(A、B)中心孔中，所述第一偏心套(8)颈部(111)外径应小于第二滚针或滚柱轴承(9)内圈的外径，使第二偏心套(15)沿轴向移动时只推动第二滚针或滚柱轴承(9)的内圈，所述第一偏心套(8)与输入轴(17)滑配，其外端面与弹性挡圈(6)间设有弹簧(7)。

3.  根据权利要求1或2所述的零回差渐开线少齿差减速机，其特征在于：所述第一、二偏心套(8、15)内侧端面齿为波浪状圆弧齿、或是正弦、类似于正弦的曲线齿。

4.  根据权利要求1或2或3所述的零回差渐开线少齿差减速机，其特征在于：所述弹性挡圈(6)的前端设有一推力轴承(5)，所述推力轴承(5)的紧圈装在输入轴(17)的轴端上，而松圈置于输出轴(4)圆盘内孔。

零回差渐开线少齿差减速机
【技术领域】
本发明涉及通用摆线减速技术领域的改进，一种零回差渐开线少齿差减速机，具体地说，其低成本可作为通用渐开线少齿差机型，而零回差主要用于雷达天线方位转台等。
【背景技术】
《渐开线齿轮行星传动的设计与制造》188页指出：“渐开线少齿差传动具有结构紧，体积小，重量轻，传动比范围大，效率较高，加工方便，成本较低等特点。所以广泛应用于轻工、石油化工、食品、纺织、冶金、建筑、起重等设备上。最近几年在军事装备，例如通讯设备、导弹与火箭发射装置中也得到了应用。”
朱孝录《齿轮传动设计手册》727页指出：“渐开线少齿差传动的特点是，传动比大，体积较小，质量轻，运转平稳，齿形容易加工，拆装方便。”
渐开线少齿差减速效率较高，因而可取代三级行星减速：
(1)《齿轮手册》上7-126页的计算例：效率η＝0.944(二齿差Z_d＝2)；
(2)发明人根据100例、齿差数Z_d＝2、3、4，计算结果得出：效率η＝0.934、0.96、0.97.
现有通用少齿差减速器因回差较大(15～20arc min)，以致无法应用于雷达天线方位转台驱动装置及大型太阳能光伏发电跟踪传动装置。
《雷达与对抗》2004.02期公开的《一种全新的雷达天线方位转台》，是由一“外置三曲柄少齿差行星减速器”直接构成的方位传动装置，不足之处在于：以高制造精度来实现小回差，因而大大增加了制造成本。
太阳能光伏发电跟踪传动装置，国内外大多采用“多级行星减速部件+蜗轮蜗杆副+蜗轮消隙机构”，其主要问题是：蜗轮蜗杆副作为输出级体积较大，轴向力大，长期运行会出现磨损、回差增加而大大了影响定位精度。
中国专利局公开的重庆齿轮箱公司的发明申请《一种定日镜方位角传动装置》(201310115194.5)，采用“多级行星减速部件+蜗轮蜗杆副+行星输出部件+行星消隙机构”，存在问题是：结构复杂；由于行星消隙机构而使行星输出部件中的内齿圈齿长一半与行星轮啮合，而另一半与消隙行星轮啮合，因而承载能力降低了一半。
【发明内容】
本发明目的：提出中等制造精度，一种零回差渐开线少齿差减速机，既可取代现有渐开线少齿差减速机，又可用于现有雷达天线方位转台的小回差驱动装置中的低速级，用于现有 太阳能光伏发电小回差跟踪传动装置中的低速级。由于是常规精度，因而成本与通用型相近。
【技术方案】 
所述内齿圈连接在机座内孔，避免产生倾翻力矩；
所述行星轮B轮齿与内齿圈上半区内齿逆时针一侧靠紧，所述行星轮A轮齿与内齿圈下半区内齿顺时针一侧靠紧，二行星轮相位角θ＜180°，目的实现零回差；
所述输入轴轴伸端设有弹性挡圈，弹性挡圈与输入轴的轴肩间设有第一、二偏心套，第一、二偏心套内侧端面为梯形齿、或三角齿，齿与齿啮合，第二偏心套连接在输入轴上，其外端面靠紧输入轴的轴肩，由于齿与齿啮合，因而可用来调整二行星轮A、B的相位差；
所述第一、二偏心套用第一、二滚针或滚柱轴承分别支承在行星轮A、B中心孔中，所述第一偏心套颈部111外径应小于第二滚针或滚柱轴承内圈的外径，使第二偏心套沿轴向移动时只推动第二滚针或滚柱轴承的内圈，第一偏心套与输入轴滑配，其外端面与弹性挡圈间设有压缩弹簧，以确保在任何位置时，行星轮B的齿与内齿圈上半区内齿逆时针一侧靠紧，所述行星轮A的齿与内齿圈上均布的下半区内齿顺时针一侧靠紧，实现零回差；
“三角齿+弹簧”以确保在任何位置时，行星轮B的齿与内齿圈上半区内齿逆时针一侧靠紧，所述行星轮A的齿与内齿圈下半区内齿顺时针一侧靠紧，实现零回差。
所述第一、二偏心套内侧端面齿为波浪状圆弧齿、或正弦、类似于正弦的曲线齿，圆弧齿不存在应力集中而不易断齿；
所述弹性挡圈的前端设有一推力轴承，所述推力轴承的紧圈装在输入轴的轴端上，而松圈置于输出轴圆盘内孔，目的是便于装配。
【有益效果】 
只要在国产机床上，采用中等制造精度，便可以得到不同用途、不同性能的可用于雷达的渐开线少齿差减速器。本发明有益效果是：
(1)渐开线少齿差传动的特点是，传动比大，体积较小，质量轻，运转平稳，齿形容易加工，拆装方便；
(2)制造工艺简单，回差近于零，因而可应用于大型太阳能光伏发电跟踪系统的高精度回转跟踪减速装置；因而可应用于现代国防军事的军用电子设备，如卫星雷达用的高精度回转跟踪减速装置，或取代某型舰载电子设备用的高精度少齿差减速器；
(3)可以取代高精度(回差≤0.15°)回转跟踪减速器HSE25型(25000Nm)、HSE25-2型(50000Nm)，重量要轻30-40％、制造成本可降低40-60％；
(4)渐开线少齿差减速效率较高，因而可取代三级行星减速：《齿轮手册》上7-126页的计算例：效率η＝0.944(二齿差Z_d＝2)；
【附图说明】
图1是本发明实施例的结构示意图
图2为实施例输入轴初始时二偏心套端面齿的结构示意示意图
【具体实施方式】
如图1与2所示，一种零回差渐开线少齿差减速机，包括机座1、二行星轮A、B、内齿圈2、输入轴17、端盖18及w输出机构，所述输入轴17用第一轴承16支承在端盖18内，端盖18连接在机座1的端面上，所述w输出机构包括输出轴4、均布的柱销11及分别设在其中部的第一均载环10，所述柱销11一端与输出轴4圆盘上的孔紧配，另一端与第二均载环12上的孔滑配，所述输出轴4与第二均载环12用第二、三轴承3、13分别支承在机座1内孔与端盖18内突缘的外圆上，其特征在于：
所述内齿圈2连接在机座1内孔，使内齿圈内产生的作用力直接指向机座底脚；
所述行星轮B轮齿与内齿圈2上半区内齿逆时针一侧靠紧，所述行星轮A轮齿与内齿圈2下半区的内齿顺时针一侧靠紧，二行星轮A、B相位差θ＜180°，使回差等于零；
所述输入轴17轴伸端设有弹性挡圈6，弹性挡圈6与输入轴17的轴肩间设有第一、二偏心套8、15，第一、二偏心套8、15内侧端面为梯形齿、或三角齿，齿与齿啮合，所述第二偏心套15连接在输入轴17上，其外端面靠紧输入轴17的轴肩，三角或梯形齿工作原理：
当主动件运转时，啮合面上的作用力(法向力)Fn的两个分力Fa与Ft的功能分别是：轴向力Fa沿推动从动件，从动件在沿轴向移动的同时还会转动，就是说从动件在沿轴向移动的同时，相位发生变化；切向力Ft用来驱动从动件，由于梯形齿、或三角齿，齿与齿啮合，因而可用来调整二行星轮A、B的相位差。
所述第一、二偏心套8、15用第一、二滚针或滚柱轴承9、14分别支承在行星轮A、B中心孔中，所述第一偏心套8颈部111外径应小于第二滚针或滚柱轴承9内圈的外径，使第二偏心套15沿轴向移动时只推动第二滚针或滚柱轴承9的内圈，所述第一偏心套8与输入轴17滑配，其外端面与弹性挡圈6间设有压缩弹簧7，压缩弹簧的重要功能是：
使端面齿结构确保在任何位置时，行星轮B的齿与内齿圈上半区内齿逆时针一侧靠紧，所述行星轮A轮齿与内齿圈下半区内齿顺时针一侧靠紧，实现零回差。
所述第一、二偏心套8、15内侧端面齿为波浪状圆弧齿、或正弦、类似于正弦的曲线齿，由于波浪状圆弧齿不存在应力集中而不易断齿，波浪状圆弧齿易于铣、磨削加工及动作灵敏。
所述弹性挡圈6的前端设有一推力轴承5，所述推力轴承5的紧圈装在输入轴17的轴端上，而松圈置于输出轴4圆盘内孔，目的是便于装配。
实现零回差的工作原理来自数控机床进给系统消隙方法的启示
初始状态：行星轮B轮齿与内齿圈上半区内齿逆时针一侧靠紧、行星轮A轮齿与内齿圈下半区内齿顺时针一侧靠紧，因而转动时零回差：
(a)面对输入轴，当逆时针转动输入轴时：第一偏心套8三角齿接合面的周向分力Ft带动第二偏心套15逆时针转动，因而行星轮A顺时针转动；此时行星轮B过了很小的间隙区靠向上半区针齿销，也随之顺时针转动作功；
(b)面对输入轴、当顺时针转动输入轴时：第一偏心套8时顺针转动，因而行星轮B逆时针转动作功；因为端面齿有间隙，所以第二偏心套15会滞后顺时针转动，行星轮A过了很小的间隙区靠向内齿圈下半区的内齿，也随之逆时针转动作功；
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。