进动式减速器 本发明属机械工程类传动装置技术领域，特别涉及一种减速器装置。
在机械工程中，为了提高减速比和承载能力，世界各国研制了多种减速器，如我国申请的专利85100210“锥齿轮波导减速器”及88100194“圆锥齿轮减速器”，此类减速器具有行星传动的特征，输入轴与输出轴为同轴传动，相互啮合的齿轮为锥齿轮。由于齿轮齿面为普通的渐开线齿轮，因而，同时啮合的齿数少，承载能力较低，在齿数差较小时，容易产生齿廓重迭干涉。
本发明的目的在于提供一种进动式减速器，它具有同时啮合的齿数多，承载能力大，传动比大，传动比的范围大，输入轴和输出轴同轴线，输出轴的方位可连续变化。
进动式减速器是一种具有相交动轴齿轮啮合的传动装置，它是将刚体绕定点转动的空间运动，通过相互啮合的一对齿轮或摆动机构和另一对齿轮或输出机构转换成输出轴的转动，输出轴的方位可以是固定的，也可以是连续变化地，并且在变化过程中，输出轴的转速不变。
根据进动式减速器中相互啮合的齿轮齿对数的不同，可以分为单波传动与复波传动。当相互啮合的齿轮齿对数是一对时，则为单波传动。当相互啮合的齿轮齿对是两对时，则为复波传动。1、单波传动
单波传动是具有单级传动特征的传动装置，其相互啮合的齿轮齿数差可以是一齿或一齿以上。
它是由一带倾斜曲轴的输入轴、进动轮、一对齿轮、一对(内、外)星轮、滚珠、球笼、输出轴、机壳等构件组成。
输入轴安装在机壳上，进动轮可绕倾斜曲轴作相对转动，进动轮上固联有一个星轮和一个齿轮，机壳上或输出轴上安装有另一个星轮和另一个齿轮。当固定机壳上的星轮或齿轮时，则可分别得到固定轴输出型和万向轴输出型。(1)单波传动固定轴输出型
当星轮固定时，星轮与进动轮上的另一个星轮、滚珠、球笼组成进动轮的摆动机构，进动轮上的齿轮与另一个与输出轴固联的齿轮相互啮合，输出轴安装在机壳上。(2)单波传动万向轴输出型
当齿轮固定时，该齿轮与进动轮上的齿轮相互啮合，进动轮上的星轮与滚珠、球笼以及固定在输出轴上的另一个星轮组成万向输出机构，通过位于输出轴一侧的方位控制机构来调节输出轴的方位。2、复波传动
复波传动是具有两级传动特征的传动装置，其相互啮合的两对齿轮的齿数差可以是一齿或一齿以上。
复波传动又可以分为单轴输出型和双轴输出型。(1)复波单轴输出型
它是由一带倾斜曲轴的输入轴、进动轮、两对齿轮、输出轴、机壳等构件组成。
输入轴安装在机壳上，进动轮可绕曲轴作相对转动，进动轮上安装有两个齿轮，其中的一个与固定在机壳上的齿轮相互啮合，另一个与固定在输出轴上的齿轮相互啮合。(2)复波双轴输出型
它是由一带倾斜曲轴的输入轴、进动轮、两对齿轮、一对(内、外)星轮、滚珠、球笼、两根输出轴、机壳等构件组成。
输入轴安装在机壳上，进动轮可绕曲轴作相对转动，进动轮上安装有两个齿轮和一个星轮，其中的一个齿轮与固定在机壳上的齿轮相互啮合，另一个齿轮与固定在输出轴上的齿轮相互啮合，进动轮上的星轮、液珠、球笼以及与另一输出轴固联的星轮组成输出机构。
根据减速器中齿轮齿型的不同，它可分为销-齿型和齿-齿型。1、销-齿型
特征为相互啮合的齿轮中的一个齿轮的齿形为销齿，销齿齿面可以
是柱面、锥面或以其它形状的平面曲线为母线所形成的回转曲面。
另一个齿轮的齿面为与销齿齿面共轭的包络面，称为一次包络面，
当相互啮合的齿数差为一齿差时，该包络面可以成为连续的空间曲面。2、齿-齿型
特征为在相互啮合的齿轮中，其中的一个齿轮的齿面为一次包络齿
面，另一个齿轮的齿面为与一次包络齿面共轭的包络面，称为二次
包络面，当相互啮合的齿轮齿数差为一齿差时，该二次包络面可以
成为连续的空间曲面，此时，在啮合区中所有相互啮合的齿对中，
有半数的齿对齿面间有两条啮合线。
根据相互啮合的齿轮啮合齿数的不同，又可分为全齿啮合型与多齿啮合型。(1)、全齿啮合型
是指相互啮合的销-齿型或齿-齿型的一次包络面、二次包络面
为连续齿面时，两齿轮上所有的齿在传动过程中，除了在齿顶与
齿顶或齿根相对的有限个位置外，都同时参加啮合传动。(2)、多齿啮合型是指除(1)的情况外，相互啮合的齿轮同时参加啮合
传动的齿在两齿以上。
以上分类可列表如下 进动式减速器 相互啮合的齿轮齿对数 相互啮合的齿轮齿型 单波传动 复波传动 销-齿型 齿-齿型 单波固定 轴输出型单波万向轴输出型复波单轴输出型 复波双轴输出型 多齿啮 合型全齿啮 合型 多齿啮 合型 全齿啮 合型 同向输出型 反向输出型
本发明具有以下特点：
1、传动比大，传动比的范围大。
2、同时啮合的齿数多，有巨大的承载能力。
3、传动效率高，使用寿命长。
4、运转平稳，噪音小。
5、结构紧凑，体积小，重量轻。
6、输出轴的方向可连续变化。
7、可同时得到轴线重合的两个转速大小相等，转向相反的输出。
8、运动学方面适应性广，结构形式灵活多样。
本发明进动式减速器可广泛应用于机械、化工、冶金、矿山、兵器、船舶、航空等领域中，特别适合于大功率、大扭矩、大传动比、工况恶劣的场合。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。为了叙述清晰，以下各例均以O点为参考原点，轴线I和II为参考轴线，平面A-A和B-B为参考平面。I和II的夹角为θ，A-A平面垂直于I轴线，B-B平面垂直于II轴线。所述各构件均以图中所在位置为准。
图1：所示为单波销-齿型传动的机构图。
图2：所示为圆柱剖面全齿啮合型齿轮齿形啮合图。
图3：所示为单波齿-齿型传动的机构图。
图4：所示为圆柱剖面全齿啮合型齿轮齿形啮合图。
图5：所示为单波销-齿型万向轴输出型传动的机构图。
图6：所示为圆柱剖面全齿啮合型齿轮齿形啮合图。
图7：所示为单波齿-齿型万向轴输出型传动的机构图。
图8：所示为圆柱剖面全齿啮合型齿轮齿形啮合图。
图9：所示为复波销-齿型传动的机构图。
图10：所示为圆柱剖面全齿啮合型齿轮齿形啮合图。
图11：所示为圆柱剖面齿轮齿形啮合图。
图12：所示为复波齿-齿型传动的机构图。
图13：所示为圆柱剖面全齿啮合型齿轮齿形啮合图。
图14：所示为圆柱剖面齿轮齿形啮合图。
图15：所示为销-齿型双轴同向输出传动的机构图。
图16：所示为圆柱剖面多齿啮合型齿轮齿形啮合图。
图17：所示为齿-齿型双轴反向输出传动的机构图。
图18：所示为圆柱剖面多齿啮合型齿轮齿形啮合图。
图1～图4是单波传动固定轴输出型的结构。
件-1为一带倾斜曲轴的输入轴，输入轴的水平轴线和倾斜曲轴的
轴线分别与I和II重合。
件-2为机壳，机壳上两侧分别开有轴孔，两轴孔的轴线与I轴
线重合。
件-3为进动轮，进动轮的轴孔轴线与II重合。
件-4为齿数为Z1的齿轮，其齿面可以是销齿、一次包络齿面、
二次包络齿面中的任一种。
件-5为外星轮，外星轮的轴线与II重合，其外表面上开有一定数
量的纵向沟槽，沟槽数量与滚珠-6的数量相同，沟槽中心
在O点。外星轮的右端面为锥面(或平面)，锥面的顶点在II轴
线上，半顶角为(90°－θ/2)。
件-6为滚珠。
件-7为内星轮，内星轮的轴线与I重合，其内表面上开有一定
数量的纵向沟槽，沟槽数量与滚珠-6的数量相同，沟槽中心
在O点。内星轮的右端面为锥面(或平面)，锥面的顶点在I
轴线上，半顶角为(90°－θ/2)。
件-8为球笼，球笼为环壳和环板(或锥壳，锥壳锥面的顶点在球
笼的轴线上，半顶角为(90°－θ/2))连接而成，环壳上开有
一定数量的孔，孔的数量与滚珠的数量相同，所有孔的中心
在一个平面上，该平面与球笼的轴线垂直，球笼轴线为环壳
的回转轴线。
件-9为齿数为Z2的齿轮，其齿面为与齿轮-4共轭的销齿、一
次包络齿面、二次包络齿面中的一种。
件-10为输出轴，输出轴的轴线与I重合。
输入轴-1安装在机壳-2的轴孔中，进动轮-3的轴孔与曲轴配合，进动轮-3上固联有齿轮-4、外星轮-5，内星轮-7固定在机壳-2上，球笼-8的环壳位于内、外星轮之间，滚珠-6同时处于内、外星轮的沟槽和球笼的孔中，球笼的环板(或锥壳的锥面)同时与内星轮-7、外星轮-5的端面的锥面(平面)相接触，齿轮-9与输出轴-10固联，并且与齿轮-4相互啮合。
当输入轴转动时，倾斜盐轴迫使进动轮-3一方面随输入轴公转，另一方面通过其上的外星轮-5受到滚珠-6、内星轮-7的约束相对于曲轴自转，进动轮的绝对运动为上述两种运动的合成，结果是相对于机壳作无转动的摆动，作摆动的进动轮上的齿轮与-9相啮合，当输入轴转动一周时，进动轮摆动一次，齿轮-9相对于进动轮-3上的齿轮-4转动一个齿，其所获得的角速度通过输出轴向外传递。
本装置的传动比计算公式为：
i＝Z2/(Z2－Z1)
若Z2－Z1＝±1 则i＝±Z2
当Z2－Z1＝1时，i为正值，
即此时输入轴与输入轴的旋转方向相同。
当Z2－Z1＝-1时，i为负值，
即此时输入轴与输入轴的旋转方向相反。
图2以及图4中所示为齿轮Z1和齿轮Z2的齿形啮合图。
图5～图8为单波传动万向轴输出型的结构。
件-1为一带倾斜曲轴的输入轴，输入轴的水平轴线和倾斜曲轴的
轴线分别与I和II重合。
件-2为机壳，机壳上两侧分别开有轴孔，两轴孔的轴线与I轴
线重合。
件-3为进动轮，进动轮的轴孔轴线与II重合。
件-4为外星轮，外星轮的轴线与I重合。其外表面为中心在O
点的球面，球面上开有一定数量的纵向偏心沟槽，其偏心位
于I轴上的O1点，O1O＝e，沟槽数量与滚珠-6数量相同。
件-5为内星轮，内星轮的轴线与II重合，其内表面为中心在O
点的球面，球面上开有一定数量的纵向偏心沟槽，其偏心位
于II轴的O2点，O1O2＝e，沟槽数量与滚珠-6数量相同。
件-6为滚珠。
件-7为球笼，球笼为一部分球壳，球壳上开有一定数量的孔，孔
的数量与滚珠-6数量相同所有孔的中心在一个平面上，该
平面与球笼的轴线垂直。球壳的中心在O点。
件-8为齿数为Z1的齿轮，其齿面为销齿、一次包络齿面、二次
包络齿面中的任一种。
件-9为齿数为Z2的齿轮，其齿面为与齿轮-8共轭的销齿、一
次包络齿面、二次包络齿面中的一种。
件-10为蜗杆。
件-11为蜗轮，蜗轮轴线与I重合。
件-12为端盖，端盖轴线与I重合，其上有一半径为R的圆弧，圆
弧中心在O点，端盖上开有一扇形槽，在端盖的轴线上、下
各开有一个直线槽，直线槽的中线通过O点。
件-13为轴套。轴套上有一销C。
件-14为T型弧轮，弧轮上有一半径为R/2的圆弧，圆弧中心在C点，
有一个轴心在C点的孔销，弧轮上有两个销E、D，CE＝CD＝R/2。
件-15为输出轴。
件-16为叉型螺母。
件-17带手柄的螺杆。
输入轴-1安装在机壳-2上，进动轮-3的轴孔与曲轴配合，进动轮-3上固联有内星轮-5和齿轮-8，齿轮-8与齿轮-9相互啮合，齿轮-9固定在机壳-2上，外星轮-4与输出轴-15固联(输出轴-15穿越端盖-12的扇形槽)，球笼-7与内星轮-5、外星轮-4的表面配合，滚珠-6同时位于内星轮-5、外星轮-4的沟槽和球笼-7的孔中。内星轮-5、滚珠-6、球笼-7、外星轮-4、输出轴-15组成万向输出机构。蜗杆-10和端盖-12安装在机壳-2上，可相对于机壳转动。蜗杆-10与固联在端盖-12上的蜗轮-11相啮合，轴套-13套在输出轴-15上，并使OC＝R/2，其上的销C与T型弧轮-14的销孔配合，T形弧轮上的圆弧与端盖上的圆弧接触，T形弧轮上的销D、E分别处于端盖-12的上、下直线槽中，其中销E与叉形螺母-16的叉槽相配合，叉形螺母-16与螺杆-17配合，件-10～-17组成输出轴-15的方位控制机构。
当输入轴-1转动时，倾斜曲轴迫使进动轮-3一方面绕I轴公转，另一方面，由于固定于进动轮上的齿轮-8与固联于机壳-2上的齿轮-9相啮合而受限制绕曲轴自转，它的绝对运动为上述两种运动的合成运动，当输入轴-1转动一周时，固联于进动轮-3上的齿轮-8相对于固定齿轮-9转动一个齿，这一角速度通过万向输出机构输出。
当需要改变输出轴-15的方位时，首先转动螺杆-17，叉形螺母-16沿螺杆-17轴线移动，推动T形弧轮-14上的销E沿OE线向内作直线移动，同时D销在沿OD方向的槽内向外作直线运动，此时T形弧轮-14被迫沿端盖大圆弧作纯滚动，因而轴套-13的销C绕原点O转动一个角度α，此角度即为输出轴与I轴线的锥角，调整好锥角以后，再转动蜗杆-10使输出轴绕I轴线回转，直到到达所需要的位置为止，若输出轴的最大转角为αmax，则输出轴的方位可在顶角为2αmax的锥形区域内变化，调整输出轴方位的操作可以在减速器停机和运转过程中进行，当在运转过程中调整时，对减速机的传动比没有任何影响。
若输出轴的方位需要随负载随机变化，则将件-10、-11、-16、-17取消即可。
本装置传动比的计算公式为：
i＝Z1/(Z1－Z2)
若Z1－Z2＝±1 则i＝±Z1
当Z1－Z2＝1时，i值为正，
即输入轴与输出轴的旋转方向相同。
当Z1－Z2＝-1时，i值为负，
即输入轴与输出轴的旋转方向相反。
图6以及图8中所示为齿轮Z1和齿轮Z2的齿形啮合图。
图9～图14为复波传动单轴输出型结构。
件-1为一带倾斜曲轴的输入轴，输入轴的水平轴线和倾斜曲轴的
轴线分别与I和II重合。
件-2为机壳，机壳上两侧分别开有轴孔，两轴孔的轴线与I轴
线重合。
件-3为进动轮，进动轮的轴孔轴线与II重合。
件-4为齿数为Z2的齿轮，其齿面可以是销齿、一次包络齿面、
二次包络齿面中的任一种。
件-5为齿数为Z1的齿轮，其齿面为与件-4共轭的销齿、一次
包络齿面、二次包络齿面中的一种。
件-6为齿数为Z3的齿轮，其齿面可以是销齿、一次包络齿面、
二次包络齿面中的任一种。
件-7为齿数为Z4的齿轮，其齿面为与件-6共轭的销齿、一次
包络齿面、二次包络齿面中的一种。
件-8为输出轴，输出轴的轴线与I重合。
输入轴-1安装在机壳-2的轴孔中，进动轮-3的轴孔与曲轴配合，并绕曲轴转动，进动轮-3上安装有齿轮-4、齿轮-6，齿轮-4与固定在机壳-2上的齿轮-5相互啮合，齿轮-6与齿轮-7相互啮合，齿轮-7与输出轴-8固联，输出轴-8安装在机壳-2上。
当输入轴-1转动时，曲轴迫使进动轮-3一方面绕I轴线公转，另一方面，由于齿轮-4与齿轮-5相啮合而受约束，绕曲轴作相对转动，进动轮-3的绝对运动为以上两种运动的合成。当输入轴-1转动一周时，齿轮-4相对于齿轮-5转动一个齿，这一转动角速度又通过齿轮-6与齿轮-7的啮合被改变，最后使输出轴-8获得一个角速度。
本装置的传动比计算公式为：
i＝Z4×Z2/(Z4×Z2－Z3×Z1)
当各齿轮的配齿满足如下关系时，可以获得最大传动比，它的数值相当于两个单波传动装置串联后得到的总传动比。
当将以上数值代入传动比计算公式可得：
i＝Z4×Z2＝Z2此时i值为正，即输入轴与输出轴的旋转方向相同。
当
将以上数值代入传动比计算公式可得：
i＝-Z4×Z2＝-(Z＋1)×(Z－1)＝(Z2－1)
此时i值为负，即输入轴与输出轴的旋转方向相反。
图10以及图13中所示为齿轮Z3和齿轮Z4的齿形啮合图。
图11以及图14中所示为齿轮Z1和齿轮Z2的齿形啮合图。
如果配齿不满足以上关系，所得传动比较小，根据不同的配齿关系，其传动比可在较大范围内变化。
图15～图18为复波传动双轴输出型结构。
件-1为一带倾斜曲轴的输入轴(或为带倾斜曲轴的空心轴)，输入
轴的水平轴线和倾斜曲轴的轴线分别与I和II重合。
件-2为机壳，机壳上两侧分别开有轴孔，两轴孔的轴线与I轴
线重合。
件-3为进动轮，进动轮的轴孔轴线与II重合。
件-4为滚珠。
件-5为内星轮，内星轮的轴线与II重合，其内表面上开有一定数
量的纵向沟槽，沟槽数量与滚珠-4数量相同，沟槽中心在O
点。内星轮的右端面为锥面(或平面)，锥面的顶点在球笼的
轴线上，半顶角为(90°－θ/2)。
件-6为齿数为Z1的齿轮其齿面可以是销齿、一次包络齿面、
二次包络齿面中的任一种。
件-7为齿数为Z2的齿轮，其齿面为与件-6共轭的销齿、一次
包络齿面、二次包络齿面中的一种。
件-8为齿数为Z3的齿轮，其齿面可以是销齿、一次包络齿面、
二次包络齿面中的任一种。
件-9为齿数为Z4的齿轮，其齿面为与件-8共轭的销齿、一次
包络齿面、二次包络齿面中的一种。
件-10为球笼，球笼为环壳和环板(或锥壳，锥壳的锥面顶点在球
笼的轴线上，半顶角为角为(90°－θ/2))连接而成，环壳上
开有一定数量的孔，孔的数量与滚珠-4数量相同，所有孔
的中心在一个平面上，该平面与球笼的轴线垂直，球笼的轴
线为环壳的回转轴线。
件-11为外星轮，外星轮的轴线与I重合，其外表面上开有一定数
量的纵向沟槽，沟槽数量与滚珠-4数量相同，沟槽中心O
点，外星轮的右端面为锥面(或平面)，锥面的顶点在球笼的
轴线上，半顶角为(90°－θ/2)。
件-12为输出轴，输出轴的轴线与I重合。
件-13为输出轴，输出轴的轴线与I重合，输出轴也可以是空心
轴。
输入轴-1安装在机壳-2的轴孔中，进动轮-3的轴孔与曲轴配合，并绕曲轴转动，进动轮-3上固联有齿轮-7、齿轮-8和内星轮-5，齿轮-7与固定在机壳-2上的齿轮-6相互啮合，齿轮-8与齿轮-9相互啮合，齿轮-9与输出轴-13固联，输出轴-13安装在机壳-2上。滚珠-4同时处于内星轮-5、外星轮-11的沟槽和球笼-10的孔中，球笼的环板(或锥壳的锥面)与内星轮-5和外星轮-11的右端面同时保持接触，外星轮-11与输出轴-12固联，当两输出轴同向输出时，输出轴-12安装在输出轴-13上，当两输出轴反向输出时，输出轴-12安装在输入轴-1上。
当输入轴-1转动时，曲轴迫使进动轮-3一方面绕I轴线公转，另一方面，由于齿轮-7与齿轮-6相啮合而受约束，绕曲轴作相对转动，进动轮-3的绝对运动为以上两种运动的合成。当输入轴-1转动一周时，齿轮-7相对于齿轮-6转动一个齿，这一转动角速度又通过相互啮合的齿轮-8与齿轮-9被改变，使输出轴-13获得一个角速度，其传动比计算公式为：
i1＝Z4×Z2/(Z4×Z2－Z3×Z1) (a)
同时，进动轮-3相对于机壳-2的运动通过与进动轮-3固联的内星轮与滚珠-4、球笼-10、外星轮-11所组成的输出机构传递给输出轴-12，其传动比计算公式为：
i2＝Z2/(Z2－Z1) (b)
从(a)、(b)式可以看出，不同的配齿关系可以使两输出轴得到以下结果：
当满足如下配齿关系时：
其中Z为奇数。
其传动比计算结果为：
i1＝-Z i2＝Z
即输出轴-12与输入轴-1转向相反。输出轴-13与输入轴-1转向相同，亦即输出轴-12与输出轴-13转速大小相等，转向相反。
当满足如下配齿关系时：
其中Z′为奇数。
其传动比计算结果为：
i1＝Z i2＝-Z
即输出轴-12与输入轴-1转向相同。输出轴-13与输入轴-1转向相反。亦即输出轴-12与输出轴-13转速大小相等，转向相反。
图16以及图18中所示为齿轮Z1和齿轮Z2、齿轮Z3和齿轮Z4的齿形啮合图。