[发明专利]基于浮动针齿的摆线针轮传动装置及其修形方法

说明书

本发明涉及基于浮动针齿的摆线针轮传动装置及其修形方法。基于浮动针齿的摆线针轮传动装置包括壳体、摆线齿轮、针齿、弹簧及端盖，壳体在内侧壁开设有用于放置针齿的针齿槽，摆线齿轮放置在壳体中心，针齿放置于针齿槽内，且针齿同时与摆线齿轮及针齿槽接触，针齿为圆台形针齿，摆线齿轮侧面为与针齿的锥面相配合的圆锥面，端盖连接在壳体上，弹簧设置在各针齿的大端面与端盖之间，针齿的锥度角满足：μ为针齿槽与针齿相接触表面的摩擦系数，摆线齿轮在宽度方向上的锥度角本发明能够弥补制造误差和工作磨损带来的摆线齿轮与针齿之间的间隙缺陷，能够使所有针齿都与摆线齿轮保持接触，从而显著提高摆线针轮传动的承载能力和传动精度。

技术领域

本发明涉及精密减速器领域，尤其是涉及一种基于浮动针齿的摆线针轮传动装置及其修形方法。

背景技术

摆线针轮传动是一种利用摆线齿轮和针齿啮合实现动力传递的装置。从几何上看，摆线齿轮与所有针齿都接触；从力学上看，有一半数目的针齿参与动力传递，因此理论上说，摆线针轮传动具有承载能力大、传动精度高、装置体积小等许多优点。目前，摆线针轮传动广泛地应用于工业机器人关节用高精密减速器，比如日本Nabtesc公司的RV减速器就采用了摆线针轮传动。

但是，由于制造误差以及工作磨损，实际摆线针轮传动中往往不是所有针齿都能与摆线齿轮接触，部分针齿与摆线齿轮之间存在间隙，仅有少数针齿与摆线齿轮相接触而传递动力，导致以下不良情况：(1)这几对相互接触的轮齿承受过大载荷而容易断裂及疲劳失效；(2)间隙产生针齿与摆线齿轮之间的冲击碰撞，发出噪声，引起振动；(3)间隙降低了摆线针轮传动的精度和刚度。

目前，国内外不少研究人员采用多种方法试图解决上述问题。对摆线齿轮的传统修形方法有：移距修形法、等距修形法、转角修形法。有不少研究人员在这三种方法的基础上改进修形方法，例如，何卫东和李力行于2000年在《机械工程学报》(2000年3月第36卷第3期第51—55页)的论文“机器人用高精度RV减速器中摆线轮的优化新齿形”提出了对摆线齿轮进行负等距与负移距优化组合的修形方法。关天明于2002年在《中国机械工程》(2002年5月第13卷第10期第811—814页)的论文“摆线针轮行星传动中摆线轮最佳修形量的确定方法”中提出了“负移距+正等距”修形方法，推导出了摆线齿轮最佳修形量的计算公式。赵博等于2015年在《机械传动》(2015年12月第39卷第12期第1—6页)的论文“机器人RV减速器摆线轮修形的理论研究”中提出了一种基于单齿无侧隙失配修形理论的抛物线修形方法。这些方法计算修形量复杂，尺寸精度要求高，加工难度大，更重要地是，这些方法无法适用于摆线针轮传动过程中因磨损造成间隙而产生的不良状况。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于浮动针齿的摆线针轮传动装置及其修形方法，本发明修形方法通过修改摆线齿轮和针齿的齿廓形状，利用摩擦自锁和附加弹簧力使得全部针齿都与摆线齿轮接触，从而显著提高承载能力和传动精度，可以应用于工业机器人关节用高精密减速器中的摆线针轮传动。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明技术方案一：

一种基于浮动针齿的摆线针轮传动装置的修形方法，用于摆线针轮传动装置，传统的摆线针轮传动装置包括壳体、针齿及摆动齿轮，本发明修形方法能够使摆线针轮传动装置中所有针齿都与摆线齿轮始终保持接触，并且能够自动消除因工作磨损造成的齿侧间隙，从而提高摆线针轮传动的承载能力和传动精度，

将传统摆线针轮传动装置中的圆柱形针齿改为圆台形针齿，并在各针齿大端面配有弹簧及固定弹簧的端盖；

将传统摆线针轮传动装置中摆线齿轮侧面改为圆锥面，从而与针齿的锥面相配合，摆线齿轮修形加工时，只需要对普通摆线齿轮去除锥度角θ角范围外的部分；