[实用新型]一种大速比差动减速器

说明书

一种大速比差动减速器，它属于机械传动装置，适于做各种执行机构，如管道阀门开关机械、船用舵机等。

在各种传动装置中，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，如阀门开闭的转动、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方式，由于将行星轮的公转作为一个输出项，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。

本实用新型的目的是发明一种高速传动比的减速器。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，并有很高的的传动效率。

本实用新型的结构如附图1所示。它有输入轴1，输出轴套2，齿圈3，行星齿轮4，太阳齿轮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由上下两齿轮面构成，输出轴套2上固接有输出齿轮8，行星齿轮4的两个齿轮面分别与输出齿轮8和太阳齿轮5啮合，行星齿轮4的其中一个齿轮面与固定齿圈3内齿啮合，太阳齿轮5与减速器壳体固接，齿圈3通过外齿与输入轴1上的外齿啮合，太阳齿轮5有Z1个齿，输出齿轮8有Z2个齿，Z1和Z2差1齿，行星齿轮4有两个或两个以上。

附图1为本实用新型的一个实施例的结构剖面图。

附图为本实用新型的另一个实施例的结构剖面图。

本实用新型的工作原理如下：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上的齿轮传递给齿圈3，齿圈3在转动时，由于太阳齿轮5固定不动，因而使得行星齿轮4既自身旋转，也绕太阳齿轮5公转。由于太阳齿轮5的齿数为Z1，输出齿轮8的齿数为Z2，两者相差1齿，因而在行星齿轮4公转一周时，输出齿轮8与太阳齿轮5相对差动1齿。由于太阳齿轮5与减速器壳体固接，因而输出齿轮8带动输出轴套2转动了1齿。

本实用新型的速比关系计算如下。

假定行星齿轮4的齿数为Z3，齿圈3内齿的齿数为Z4，齿圈3外齿的齿数为Z5，输入轴1上的齿轮齿数为Z6，输入轴1的转速为n6，齿圈3的转速为n4，行星齿轮4的自转转速为n3，公转转速为n2，输出轴套2的转速为n1，那么：

n4＝n6·Z6／Z5

对于行星齿轮4，公转转速n2为：

n2＝n4·Z4／（Z4＋Z2）

由Z1和Z2的差动关系得：

n1＝n2／Z2

所以有：

n1＝n6·（Z6·Z4）／（Z5·（Z4＋Z2）·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Z5＞Z6，Z4＋Z2＞Z4，所以减速比＞Z2）。

本实用新型使用了差动原理，在行星齿轮4公转时，因太阳齿轮5与输出齿轮8相差一齿，故每公转一周这两者之间将相对转过一齿的角度。同时，在工作中没有使用柔性齿，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，因此也无行星轮效率问题。本实用新型的结构紧凑，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。

本实用新型中，输出齿轮8齿数Z2可以比太阳齿轮5齿数Z1多一齿或少一齿。在多一齿时，输入旋转方向与输出旋转方向相同，少一齿时，输入旋转方向与输出旋转方向相反。由于输出齿轮8和太阳齿轮5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。可以让输出齿轮8、太阳齿轮5、行星齿轮4上下齿面和齿圈3内齿面都变位，这样，每一个齿轮的变位系数都不大，以保持运动的平稳性。也可以只对输出齿轮8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。保持输出齿轮8与行星齿轮4之间的中心距及太阳齿轮5和行星齿轮4之间的中心距也可以采用斜齿轮螺旋角大小不同的方法加以调整，输出齿轮8和行星齿轮4上的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。