專利名稱：一種用高速電機控制的大減速比減速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減速器，尤其是一種使用高速電機控制的大減速比減速器，屬于 機械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
減速器是一種速度轉(zhuǎn)換裝置，它利用齒輪將電機(馬達)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回 轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大的轉(zhuǎn)矩，被廣泛運用于傳遞動力與運動的機構(gòu)中。目前的減速器種類較 多，包括蝸輪蝸桿減速器、齒輪減速器以及行星齒輪減速器等。蝸輪蝸桿減速器通常具有較 大的傳動比，但是由于蝸輪蝸桿自身的體積、重量都比較大，因此安裝和使用很不方便，而 且嚙合齒輪間的相對滑動速度大，故摩擦損耗大，導致機械傳動效率較低、發(fā)熱嚴重、而且 精度很難保證，必須采用價格昂貴的抗磨性好的零件作為潤滑材料，但這又使得加工成本 太高。所以采用蝸輪蝸桿減速器設(shè)計的結(jié)構(gòu)，無法在體積上和性能上同時達到要求。目前采 用的行星齒輪減速器的結(jié)構(gòu)盡管在性能想可以達到要求，但在同等體積下也很難做到如此 大的減速比。如專利號為200710092825. 0的中國專利還公開了“一種控制電機用減速器”， 其特征是采用了偏心軸結(jié)構(gòu)和兩組階梯行星齒輪，兩組階梯行星齒輪均套在設(shè)置為偏心軸 結(jié)構(gòu)的主軸上且分別與設(shè)置在殼體上的內(nèi)齒輪嚙合，右側(cè)的階梯行星齒輪與輸出軸嚙合。 這種結(jié)構(gòu)的減速器雖然能解決蝸輪蝸桿減速器體積大、磨損大以及加工價格昂貴的問題， 但是，其傳動比只能滿足普通設(shè)備的需求(通常最大只有100左右)，若想進一步增大減速器 的傳動比則也要考慮兩級減速其的銜接問題。如果不進行一體化設(shè)計，則必須又要增大減 速器的體積，而這顯然是非減速器設(shè)計人員很難克服的困難；而且如果要獲得50(Γ10000 的大傳動比，如就采用一級減速器完成大減速比的設(shè)計也會因體積激增、效率急劇下降而 得不償失。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明的目的在于解決目前的減速器不能在獲得較 大傳動比的問題，同時還要求減速器具有較小的體積、較輕的重量和較高的機械效率，進而 介紹一種能夠同時具有大傳統(tǒng)比、小體積和高機械效率的減速器。本發(fā)明的技術(shù)方案一種用高速電機控制的大減速比減速器，其特征在于，包括外 殼、輸入軸、主軸、第一減速機構(gòu)、第二減速機構(gòu)和輸出軸；
在輸入軸上設(shè)置有第一輸入齒輪，所述第一輸入齒輪與主軸右端安裝的空套齒輪嚙 合；所述第一減速機構(gòu)由第一偏心軸、第一外齒輪和第一雙聯(lián)齒輪構(gòu)成，第一偏心軸通過軸 承支撐在主軸上，所述第一偏心軸的右端與空套齒輪鍵連接，在所述第一偏心軸上設(shè)有左 偏心部和右偏心部，第一外齒輪由第一支撐軸承支撐在第一偏心軸的右偏心部上，第一雙 聯(lián)齒輪由第二支撐軸承支撐在第一偏心軸的左偏心部上；在外殼內(nèi)側(cè)固定有第一內(nèi)齒輪，第一外齒輪和第一雙聯(lián)齒輪分別與第一內(nèi)齒輪嚙合，其嚙合點相差180°，第一雙聯(lián)齒輪的 左側(cè)外齒還與第二輸入齒輪內(nèi)齒嚙合，所述第二輸入齒輪由第三支撐軸承支撐在主軸上；
所述第二減速機構(gòu)由第二偏心軸、第二外齒輪和第二雙聯(lián)齒輪構(gòu)成；第二偏心軸通過 軸承支撐在主軸上，第二偏心軸的右端與第二輸入齒輪鍵連接，在第二偏心軸上也設(shè)有左 偏心部和右偏心部，第二外齒輪由第四支撐軸承支撐在第二偏心軸的右偏心部上，第二雙 聯(lián)齒輪由第五支撐軸承和第六支撐軸承支撐在第二偏心軸的左偏心部上；在外殼內(nèi)側(cè)還固 定有第二內(nèi)齒輪，所述第二外齒輪和第二雙聯(lián)齒輪分別與第二內(nèi)齒輪嚙合，其嚙合點相差 180° ；主軸的左端向外凸起形成一個環(huán)形槽，在所述主軸的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有用于與第二雙聯(lián) 齒輪嚙合的嚙合齒；所述主軸的左側(cè)固定連接輸出軸；
所述第一外齒輪與第一內(nèi)齒輪嚙合處的嚙合齒厚度小于第二外齒輪與第二內(nèi)齒輪嚙 合處的嚙合齒厚度，第一雙聯(lián)齒輪與第一內(nèi)齒輪嚙合處的嚙合齒厚度小于第二雙聯(lián)齒輪與 第二內(nèi)齒輪嚙合處的嚙合齒厚度，所述第一雙聯(lián)齒輪與第二輸入齒輪嚙合處的嚙合齒厚度 小于第二雙聯(lián)齒輪與主軸嚙合處嚙合齒的厚度。本發(fā)明的減速器通過兩級減速機構(gòu)來傳遞電機輸入的轉(zhuǎn)速，在每級減速機構(gòu)中分 別通過偏心軸與齒輪混合傳動來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的大傳動比，第一減速機構(gòu)作為高速階段的傳 遞，第二減速機構(gòu)實現(xiàn)低速階段傳遞，這樣可以使傳動比達到10000左右，為使用高速電機 輸出較低的轉(zhuǎn)速提供了基礎(chǔ)；因此本發(fā)明中可以選用小功率高速無刷電機來獲取低速大力 矩輸出，在兩級減速機構(gòu)中，分別對齒輪的精度進行了設(shè)計，其中第一減速機構(gòu)內(nèi)的雙聯(lián)齒 輪和外齒輪與第一內(nèi)齒輪嚙合處的厚度要小于第二減速機構(gòu)內(nèi)的雙聯(lián)齒輪和外齒輪與第 二內(nèi)齒輪嚙合處的厚度，以確保高速級減速器轉(zhuǎn)動慣量小，而第二減速機構(gòu)內(nèi)的雙聯(lián)齒輪 與第二內(nèi)齒輪嚙合處的厚度又要求小于第二雙聯(lián)齒輪與主軸嚙合齒的寬度，這樣就可以在 保證低速齒輪的機械強度的同時降低高速級齒輪轉(zhuǎn)動慣量而獲得較大的機械效率，使得大 功率高速電機的快速啟動特性得到發(fā)揮，同時保證功率能夠轉(zhuǎn)化為減速器輸出軸一端的力 矩能夠快達到額定功率，使減速器恒轉(zhuǎn)速控制的指標提高，以便能夠在要求重量輕、小體積 的高空中使用環(huán)境中滿足帶動如天線等體積和重量都苛刻要求的設(shè)備恒速轉(zhuǎn)動的特性要 求。本發(fā)明中，將各級減速機構(gòu)的偏心軸的左、右兩側(cè)設(shè)置成兩個具有相同偏心率而 有180°相位差的偏心軸，通過使偏心軸的左偏心部和右偏心部上安裝的雙聯(lián)齒輪和外齒 輪分別與外殼上固定的內(nèi)齒輪嚙合，克服了齒輪在轉(zhuǎn)動時對偏心軸受力不平衡造成容易發(fā) 生晃動和高速轉(zhuǎn)動時的動平衡指標下降而產(chǎn)生振動的缺陷；同時，各級減速機構(gòu)內(nèi)的偏心 軸與主軸、以及偏心軸與雙聯(lián)齒輪和外齒輪之間均通過軸承進行均衡支撐，這樣可以極大 的減小零件因受力點不均勻造成主軸微小變形引起的相互間的摩損，有利于增強減速器工 作時的穩(wěn)定性。本發(fā)明在設(shè)計輸入軸時，采用了直接在外殼上安裝無刷電機，將無刷電機的輸出 軸就作為減速器的輸入軸，這樣就使得電機與減速器結(jié)合為一體，攜帶更方便，而且安裝維 護簡便，整體體積也更小。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果
1、本發(fā)明的減速器同時具有大傳動比、小體積和高機械效率的優(yōu)點，通過設(shè)置高速階 段和低速階段的兩級減速機構(gòu)，使減速器的輸出端能夠獲得非常大的傳動比(50(Γ10000)，并且將兩級減速機構(gòu)的偏心軸均安裝在同一個主軸上，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，有利于減小體 積、方便安裝，并且在各級減速器中根據(jù)每個齒輪的轉(zhuǎn)速和力矩不同對機械些強度進行了 優(yōu)化設(shè)計，可以使得整個減速器重量減輕，并能夠獲得更高的機械效率，以較低的轉(zhuǎn)速輸出 更的大力矩，由此成本也隨之降低。2、可靠性好由于本發(fā)明的減速器采用了兩兩相對的偏心軸與齒輪混合傳動的形 式，工作時不容易發(fā)生機械故障，而且在兩級減速機構(gòu)的偏心軸上均設(shè)置了外齒輪和雙聯(lián) 齒輪，并通過固定在殼體上的內(nèi)齒輪分別對外齒輪和雙聯(lián)齒輪進行限位，從而使得各級齒 輪在轉(zhuǎn)動時具有更好的穩(wěn)定性，避免了工作時發(fā)生顫動。3、使用壽命長本發(fā)明在主軸與偏心軸以及主軸與各個齒輪之間均采用軸承進行 支撐，從而減小了主軸與各個零件之間的摩擦，特別是減小了在高速階段齒輪與主軸間的 摩擦，有利于延長減速器的使用壽命。


圖1為本發(fā)明減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖。圖中，1 一外殼，2—輸入軸，3—主軸，4一輸出軸，51—第一輸入齒輪，52—第二輸 入齒輪，6—空套齒輪，71—第一偏心軸，72—第一外齒輪，73—第一雙聯(lián)齒輪，81—第二偏 心軸，82—第二外齒輪，83—第二雙聯(lián)齒輪，91一第一支撐軸承，92—第二支撐軸承，93—第 三支撐軸承，94一第四支撐軸承，95—第五支撐軸承，96—第六支撐軸承，97—第七支撐軸 承，10—第一內(nèi)齒輪，11 一第二內(nèi)齒輪，12—無刷電機。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。如圖1所示，本發(fā)明的用高速電機控制的大減速比減速器，包括外殼1、輸入軸2、 主軸3、第一減速機構(gòu)、第二減速機構(gòu)和輸出軸4 ；在外殼1的右側(cè)固定安裝有一個無刷電機 12，本發(fā)明中將所述無刷電機12的輸出軸直接作為減速器的輸入軸2，這樣可以使得減速 器的整體結(jié)構(gòu)更緊湊，通過將電機和減速器設(shè)計成一體化結(jié)構(gòu)，縮小了體積也減輕了重量。 在輸入軸2上設(shè)置有第一輸入齒輪51，所述第一輸入齒輪51與主軸3右端安裝的空套齒輪 6嚙合，所述空套齒輪6空套通過軸承支撐在主軸3上并可自由旋轉(zhuǎn)；所述第一減速機構(gòu)由 第一偏心軸71、第一外齒輪72和第一雙聯(lián)齒輪73構(gòu)成，第一偏心軸71通過軸承支撐在主 軸3上，所述第一偏心軸71的右端與空套齒輪6鍵連接，在所述第一偏心軸71上設(shè)有左偏 心部和右偏心部，第一外齒輪72由第一支撐軸承91支撐在第一偏心軸71的右偏心部上， 第一雙聯(lián)齒輪73由第二支撐軸承92支撐在第一偏心軸71的左偏心部上；在外殼1內(nèi)側(cè)固 定有第一內(nèi)齒輪10，第一外齒輪72的下端與第一內(nèi)齒輪10嚙合，第一雙聯(lián)齒輪73的上端 與第一內(nèi)齒輪10嚙合，其嚙合點相差180°，第一雙聯(lián)齒輪73的左側(cè)還與第二輸入齒輪52 嚙合，所述第二輸入齒輪52由第三支撐軸承93支撐在主軸3上。參見圖1，所述第二減速機構(gòu)由第二偏心軸81、第二外齒輪82和第二雙聯(lián)齒輪83 構(gòu)成；第二偏心軸81通過軸承支撐在主軸3上，第二偏心軸81的右端與第二輸入齒輪52鍵連接，在第二偏心軸81上也設(shè)有左偏心部和右偏心部，第二外齒輪82由第四支撐軸承94 支撐在第二偏心軸81的右偏心部上，第二雙聯(lián)齒輪83由第五支撐軸承95和第六支撐軸承 96支撐在第二偏心軸81的左偏心部上；在外殼1內(nèi)側(cè)還固定有第二內(nèi)齒輪11，所述第二外 齒輪82的上端與第二內(nèi)齒輪11嚙合，第二雙聯(lián)齒輪83的下端與第二內(nèi)齒輪11嚙合，其嚙 合點相差180° ；主軸3的左端向外凸起形成一個環(huán)形槽，在所述主軸3的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有用 于與第二雙聯(lián)齒輪83嚙合的嚙合齒；所述主軸3的左側(cè)固定連接輸出軸4，在主軸3的環(huán)形 槽外側(cè)與外殼1之間還設(shè)有第七支撐軸承97 ；所述第一外齒輪72與第一內(nèi)齒輪10嚙合處 的嚙合齒厚度小于第二外齒輪82與第二內(nèi)齒輪11嚙合處的嚙合齒厚度，第一雙聯(lián)齒輪73 與第一內(nèi)齒輪10嚙合處的嚙合齒厚度小于第二雙聯(lián)齒輪83與第二內(nèi)齒輪11嚙合處的嚙 合齒厚度，所述第一雙聯(lián)齒輪73與第二輸入齒輪52嚙合處的嚙合齒厚度小于第二雙聯(lián)齒 輪83與主軸3嚙合處嚙合齒的厚度。在主軸3上用6個支撐軸承將第一減速機構(gòu)、第二輸 入齒輪52和第二減速機構(gòu)同軸支撐，完成第一減速機構(gòu)的轉(zhuǎn)動扭矩通過第二輸入齒輪52 傳遞給第二減速機構(gòu)過程。參見圖1，所述第一外齒輪72與第一內(nèi)齒輪10嚙合處的嚙合齒厚度為第二外齒輪 82與第二內(nèi)齒輪11嚙合處的嚙合齒厚度的1/2 ；所述第一雙聯(lián)齒輪73與第一內(nèi)齒輪10嚙 合處的嚙合齒厚度為第二雙聯(lián)齒輪83與第二內(nèi)齒輪11嚙合處的嚙合齒厚度的1/2。所述 第一雙聯(lián)齒輪73與第二輸入齒輪52嚙合處的嚙合齒厚度為第二雙聯(lián)齒輪83與主軸3嚙 合處嚙合齒的厚度的1/3 1/2。本發(fā)明中，將齒輪的厚度采用逐級遞減的方式，第一減速機 構(gòu)為高速傳遞因此采用較薄的齒輪厚度為了獲得更大的傳動比，第二減速機構(gòu)為低速傳遞 因此采用了更厚的齒輪為了獲得更大的機械效率。工作原理
工作時，由無刷電機12通過輸入軸2將轉(zhuǎn)速傳遞給第一輸入齒輪51，第一輸入齒輪51 帶動空套齒輪6旋轉(zhuǎn)；由于空套齒輪6與第一偏心軸71鍵連接，因此空套齒輪6將帶動第 一偏心軸71同步旋轉(zhuǎn)，套在第一偏心軸71上的第一外齒輪72和第一雙聯(lián)齒輪73將在第 一偏心軸71帶動下旋轉(zhuǎn)；但由于第一外齒輪72的下端和第一雙聯(lián)齒輪73的上端分別與第 一內(nèi)齒輪10嚙合，因此在第一內(nèi)齒輪10反向力的作用下，第一外齒輪72和第一雙聯(lián)齒輪 73均反向旋轉(zhuǎn)，這里第一外齒輪72的作用在于使減速機構(gòu)保持穩(wěn)定，防止發(fā)生晃動，第一 雙聯(lián)齒輪73的作用在于得到所需的傳動比，又由于第一雙聯(lián)齒輪73與第一偏心軸71之間 通過軸承支撐，因此在第一雙聯(lián)齒輪73上所得到的傳動比是根據(jù)第一雙聯(lián)齒輪73的直徑 大小和與第一內(nèi)齒輪10之間嚙合的齒數(shù)而定的，即通過選擇不同直徑和齒數(shù)的第一雙聯(lián) 齒輪73可以調(diào)節(jié)第一減速機構(gòu)的傳動比；
第一雙聯(lián)齒輪73再將轉(zhuǎn)速傳遞至第二輸入齒輪52，第二輸入齒輪52的旋轉(zhuǎn)方向與輸 入軸2的旋轉(zhuǎn)方向相同，第二輸入齒輪52帶動第二偏心軸81同步轉(zhuǎn)動，第二偏心軸81上 的第二外齒輪82和第二雙聯(lián)齒輪83分別在第二內(nèi)齒輪11作用下反向旋轉(zhuǎn)，這里第二外齒 輪82的作用仍然是使第二減速機構(gòu)保持平衡穩(wěn)定，第二雙聯(lián)齒輪83的作用是獲得大傳動 比(與第一雙聯(lián)齒輪73的作用相同)，由于第二雙聯(lián)齒輪83與主軸3左端的環(huán)形槽內(nèi)側(cè)嚙 合，因此第二雙聯(lián)齒輪83將使主軸3正向旋轉(zhuǎn)，主軸3最終帶動輸出軸4正向旋轉(zhuǎn)并輸出 轉(zhuǎn)速和力矩。
權(quán)利要求
一種用高速電機控制的大減速比減速器，其特征在于，包括外殼(1)、輸入軸(2)、主軸(3)、第一減速機構(gòu)、第二減速機構(gòu)和輸出軸(4)；在輸入軸(2)上設(shè)置有第一輸入齒輪(51)，所述第一輸入齒輪(51)與主軸(3)右端安裝的空套齒輪(6)嚙合；所述第一減速機構(gòu)由第一偏心軸(71)、第一外齒輪(72)和第一雙聯(lián)齒輪(73)構(gòu)成，第一偏心軸(71)通過軸承支撐在主軸(3)上，所述第一偏心軸(71)的右端與空套齒輪(6)鍵連接，在所述第一偏心軸(71)上設(shè)有左偏心部和右偏心部，第一外齒輪(72)由第一支撐軸承(91)支撐在第一偏心軸(71)的右偏心部上，第一雙聯(lián)齒輪(73)由第二支撐軸承(92)支撐在第一偏心軸(71)的左偏心部上；在外殼(1)內(nèi)側(cè)固定有第一內(nèi)齒輪(10)，第一外齒輪(72)和第一雙聯(lián)齒輪(73)分別與第一內(nèi)齒輪(10)嚙合，其嚙合點相差180°，第一雙聯(lián)齒輪(73)的左側(cè)外齒還與第二輸入齒輪內(nèi)齒(52)嚙合，所述第二輸入齒輪(52)由第三支撐軸承(93)支撐在主軸(3)上；所述第二減速機構(gòu)由第二偏心軸(81)、第二外齒輪(82)和第二雙聯(lián)齒輪(83)構(gòu)成；第二偏心軸(81)通過軸承支撐在主軸(3)上，第二偏心軸(81)的右端與第二輸入齒輪(52)鍵連接，在第二偏心軸(81)上也設(shè)有左偏心部和右偏心部，第二外齒輪(82)由第四支撐軸承(94)支撐在第二偏心軸(81)的右偏心部上，第二雙聯(lián)齒輪(83)由第五支撐軸承(95)和第六支撐軸承(96)支撐在第二偏心軸(81)的左偏心部上；在外殼(1)內(nèi)側(cè)還固定有第二內(nèi)齒輪(11)，所述第二外齒輪(82)和第二雙聯(lián)齒輪(83)分別與第二內(nèi)齒輪(11)嚙合，其嚙合點相差180°；主軸(3)的左端向外凸起形成一個環(huán)形槽，在所述主軸(3)的環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有用于與第二雙聯(lián)齒輪(83)嚙合的嚙合齒；所述主軸(3)的左側(cè)固定連接輸出軸(4)；所述第一外齒輪(72)與第一內(nèi)齒輪(10)嚙合處的嚙合齒厚度小于第二外齒輪(82)與第二內(nèi)齒輪(11)嚙合處的嚙合齒厚度，第一雙聯(lián)齒輪(73)與第一內(nèi)齒輪(10)嚙合處的嚙合齒厚度小于第二雙聯(lián)齒輪(83)與第二內(nèi)齒輪(11)嚙合處的嚙合齒厚度，所述第一雙聯(lián)齒輪(73)與第二輸入齒輪(52)嚙合處的嚙合齒厚度小于第二雙聯(lián)齒輪(83)與主軸(3)嚙合處嚙合齒的厚度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減速器，其特征在于，所述第一外齒輪(72)與第一內(nèi)齒輪 (10)嚙合處的嚙合齒厚度為第二外齒輪(82)與第二內(nèi)齒輪(11)嚙合處的嚙合齒厚度的 1/2 ；所述第一雙聯(lián)齒輪(73)與第一內(nèi)齒輪(10)嚙合處的嚙合齒厚度為第二雙聯(lián)齒輪(83) 與第二內(nèi)齒輪(11)嚙合處的嚙合齒厚度的1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減速器，其特征在于，所述第一雙聯(lián)齒輪(73)與第二輸入 齒輪(52)嚙合處的嚙合齒厚度為第二雙聯(lián)齒輪(83)與主軸(3)嚙合處嚙合齒的厚度的 1/3 1/2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減速器，其特征在于，在主軸(3)的環(huán)形槽外側(cè)與外殼(1)之 間還設(shè)有第七支撐軸承(97 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減速器，其特征在于，在主軸(3)上用6個支撐軸承將第一減 速機構(gòu)、第二輸入齒輪(52 )和第二減速機構(gòu)同軸支撐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用高速電機控制的大減速比減速器，它包括外殼、輸入軸、主軸、第一減速機構(gòu)、第二減速機構(gòu)和輸出軸；在輸入軸上設(shè)置有第一輸入齒輪，第一輸入齒輪與輸出軸右端安裝的空套齒輪嚙合；空套齒輪將轉(zhuǎn)速傳遞給第一減速機構(gòu)，所述第一減速機構(gòu)由第一偏心軸、第一外齒輪和第一雙聯(lián)齒輪構(gòu)成，第一減速機構(gòu)通過第二輸入齒輪將轉(zhuǎn)速傳遞給第二減速機構(gòu)，所述第二減速機構(gòu)由第二偏心軸、第二外齒輪和第二雙聯(lián)齒輪構(gòu)成，第二減速機構(gòu)將轉(zhuǎn)速傳遞給主軸，在主軸的左側(cè)固定連接輸出軸。本發(fā)明的減速器同時具有大傳動比、小體積和低成本的優(yōu)點，而且可靠性好，穩(wěn)定性強，使用壽命也較長。
文檔編號F16H1/20GK101985969SQ20101058957
公開日2011年3月16日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者方崇文 申請人:重慶易控科技有限責任公司