高可靠精密驅動裝置的製作方法
2023-09-23 04:20:35
專利名稱：高可靠精密驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種驅動機構，特別涉及一種高可靠精密驅動裝置。
背景技術：
在機械、車輛、船舶、機器人、航空、航天等重要裝備動力裝置和減速機構一般採用 分體式設計；分體式設計具有實際、安裝、維修簡單的優點，但是在設計和裝配時會出現各 部件之間的連接誤差，特別是軸系的同軸度和傳動嚙合誤差，對整個傳動機構的性能具有 決定性的作用。裝配誤差不合格或誤差鏈傳遞會造成傳動精度低，傳動機構中的部件磨損， 使傳動機構運行狀態惡化，增大機構運行噪聲，降低傳動效率，並且機構運轉過程中容易造 成卡澀，對於對傳動要求較高的領域會造成較大的損失。 例如行星減少器、擺線針輪減少器和RV減速器結構複雜、工藝性差、當機構出現 卡澀時，動態性能低劣和機械效率降低、附加動載荷大，特別是傳遞較大功率時，振動和噪 聲大。諧波傳動的柔輪在長期的交變載荷下，容易疲勞磨損失效，出現機構卡澀。從而導致 機械設備存在比較大的摩擦、磨損、振動、噪聲、無功能耗等問題，及其機械傳動系統所造成 的傳動精度、綜合性能與可靠性差，裝備的使用壽命縮短等問題。 因此，需要一種高可靠精密驅動裝置，能夠儘量減少裝配誤差，提高傳動精度，改 善傳動機構運行狀態，避免運行時出現卡澀或卡死問題，減輕運轉部件之間的磨損，降低機 構運行噪聲，提高傳動效率，解決高精度、高可靠、長壽命、低能耗、小體積、輕量化、免維護 等關鍵科技難題。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的提供一種高可靠精密驅動裝置，驅動和傳動機構一體設
置，能夠儘量減少裝配誤差，少齒差減速能夠自適應消除傳動回差，提高傳動精度，改善傳
動機構運行狀態，避免運行時出現卡澀或卡死問題，減輕運轉部件之間的磨損，降低機構運
行噪聲，提高傳動效率，實現高精度、高可靠、長壽命、低能耗、小體積、輕量化、免維護。 本發明的高可靠精密驅動裝置，包括外殼、動力裝置和傳動機構，所述動力裝置的
動力輸出端與傳動機構的動力輸入端傳動配合，所述傳動機構為少齒差減速器，包括動力
輸入軸和動力輸出軸，所述動力輸入軸上設置偏心套，所述偏心套外圓轉動配合套有雙聯
外齒輪，殼體上與動力輸入軸同心固定設置固定內齒輪，動力輸出軸上在圓周方向傳動配
合併與動力輸入軸同心設置動力輸出內齒輪，雙聯外齒輪中一外齒輪與固定內齒輪少齒差
嚙合，另一外齒輪與動力輸出內齒輪少齒差嚙合；所述偏心套外表面和雙聯外齒輪內表面
為相互配合的錐面。 進一步，所述雙聯外齒輪、固定內齒輪和動力輸出內齒輪均為圓弧錐齒輪，所述雙 聯外齒輪、固定內齒輪和動力輸出內齒輪輪齒的螺旋展開方向在偏心套外表面錐面由大到 小的方向上與傳動方向相反； 進一步，所述雙聯外齒輪、固定內齒輪和動力輸出內齒輪均為切向變位齒輪，並且輪齒的兩齒面的切向變位規律相同，齒面沿偏心套軸向成一定的螺旋角；所述雙聯外齒輪
的切向變位係數沿偏心套外表面錐面由大到小的方向上逐漸變大，固定內齒輪和動力輸出
內齒輪的切向變位係數沿偏心套外表面錐面由大到小的方向上逐漸變小； 進一步，所述雙聯外齒輪、園定內齒輪和動力輸出內齒輪的齒面塗覆0. 1 30um
的納米Mo^基體膜； 進一步，所述動力輸出軸設置有角度傳感器，所述動力裝置為伺服電機； 進一步，還包括傳動反饋軸，所述動力輸出軸與動力輸出內齒輪在圓周方向固定
配合，所述動力輸入軸為軸向中空結構，所述傳動反饋軸在圓周方向與動力輸出軸固定配
合併沿軸向轉動配合依次穿過動力輸出內齒輪、動力輸入軸和殼體，角度傳感器固定設置
在殼體上並與傳動反饋軸穿出殼體的一端配合； 進一步，所述納米MoS2基體膜的材料為納米MoS2添加金、金-鈀合金、Ti和TiN 中的一種或幾種的混合物； 進一步，所述雙聯外齒輪、固定內齒輪和動力輸出內齒輪為由大到小方向相同的
錐形齒輪，錐形齒輪的由大到小方向與偏心套外表面錐面由大到小的方向相反； 進一步，所述動力輸軸外圓表面與動力輸出內齒輪之間及與殼體之間分別滾動軸
承轉動配合； 進一步，所述伺服電機設置在殼體側面，通過錐齒輪嚙合副與動力輸入軸傳動配合。 本發明的有益效果本發明的高可靠精密驅動裝置，驅動和傳動機構固定設置為 一體，能夠有效保證安裝同軸度，能夠儘量減少裝配誤差，少齒差減速器的凸輪外表面和與 其配合的外齒輪內表面均採用錐面，運行時使外齒輪自適應軸向移動，因而能夠自適應消 除齒輪嚙合副的傳動回差，提高傳動精度，改善傳動機構運行狀態，避免運行時出現卡澀現 象，減輕運轉部件之間的磨損，降低機構運行噪聲，提高傳動效率；實現高精度、高可靠、長 壽命、低能耗、小體積、輕量化的高剛度高精密驅動，同時製造加工工藝簡便，生產製造成本 低，安裝調試容易以及拆卸維修方便。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式
圖1為本發明的結構示意圖，如圖所示本實施例的高可靠精密驅動裝置，包括外 殼1、動力裝置2和傳動機構，所述動力裝置的動力輸出端與傳動機構的動力輸入端傳動配 合，所述傳動機構為少齒差減速器，包括動力輸入軸3和動力輸出軸4，所述動力輸入軸3上 設置偏心套5，本實施例中，動力輸入軸3與偏心套5 —體製造；所述偏心套5外圓轉動配合 套有雙聯外齒輪6，殼體1上與動力輸入軸3同心固定設置固定內齒輪7，動力輸出軸4上 在圓周方向傳動配合併與動力輸入軸3同心設置動力輸出內齒輪8，雙聯外齒輪中一外齒 輪與固定內齒輪7少齒差嚙合，另一外齒輪與動力輸出內齒輪8少齒差嚙合；所述偏心套5 外表面和雙聯外齒輪6內表面為相互配合的錐面，錐形角採用5。 45°都能實現發明目的；本實施例中，所述偏心套5外表面沿圓周方向設置環形滾珠槽，與之配合，雙聯外齒輪6 內表面沿圓周方向設置環形滾珠槽，滾珠槽內設置滾珠11，可減少偏心套5外表面和雙聯 外齒輪6內表面之間的摩擦係數，利於提高傳動精度。 本實施例中，所述雙聯外齒輪6、固定內齒輪7和動力輸出內齒輪8均為圓弧錐齒 輪，所述雙聯外齒輪6、固定內齒輪7和動力輸出內齒輪8輪齒的螺旋展開方向在偏心套5 外表面錐面由大到小的方向上與傳動方向相反；當齒輪嚙合面出現磨損時，偏心套5錐面 通過對雙聯外齒輪6的軸向分力使雙聯外齒輪6軸向移動，使二者之間輪齒嚙合面緊密齧 合，消除因磨損而造成的傳動回差，因而能夠保證傳動的精密程度； 當然，採用如下結構也能實現消除回差的功能所述雙聯外齒輪6、固定內齒輪7 和動力輸出內齒輪8均為切向變位齒輪，並且輪齒的兩齒面的切向變位規律相同，齒面沿 偏心套軸向成一定的螺旋角；所述雙聯外齒輪6的切向變位係數沿偏心套外表面錐面由大 到小的方向上逐漸變大，固定內齒輪7和動力輸出內齒輪8的切向變位係數沿偏心套外表 面錐面由大到小的方向上逐漸變小；偏心套5錐面通過對雙聯外齒輪6的軸向分力使雙聯 外齒輪6軸向移動，使二者之間輪齒齒面無論是在傳動方向還是與傳動方向相反的方向均 緊密嚙合，不但消除因磨損而造成的傳動回差，還適用於反轉的情況，因而能夠保證傳動的 精密程度。 本實施例中，所述雙聯外齒輪6、固定內齒輪7和動力輸出內齒輪8的齒面塗覆 0. 1 30um的納米MoS2基體膜；使嚙合面摩擦係數極小，具有耐磨、可靠、減振、降噪效果； 當機構出現卡澀時，動力裝置輸出扭矩增大到一定的數值，納米固體潤滑膜產生超彈性模 量效應，在嚙合齒面形成適度的彈性變形，防止和消除機構卡澀；利於傳動精度和傳動效率 的提高；本實施例中，所述納米MoS2基體膜的材料為納米MoS2添加金、金_鈀合金、Ti和 TiN中的一種或幾種的混合物；成本低，自潤滑效果好，附著力較強，利於提高嚙合副的使 用壽命。 本實施例中，所述動力輸出軸4設置有角度傳感器15，所述動力裝置2為伺服電 機；通過傳感器檢測動力輸出狀態，反饋到控制系統，有控制系統發出指令控制伺服電機的 運行，實現自動控制，提高傳動及驅動精度； 本實施例中，還包括傳動反饋軸9，所述動力輸出軸4與動力輸出內齒輪8在圓周 方向固定配合，所述動力輸入軸3為軸向中空結構，所述傳動反饋軸9在圓周方向與動力輸 出軸4固定配合併沿軸向轉動配合依次穿過動力輸出內齒輪8、動力輸入軸3和殼體1，角 度傳感器15固定設置在殼體上並與傳動反饋軸9穿出殼體1的一端配合；採用反饋軸結 構，可以簡化安裝結構，是整個傳動機構結構緊湊，整體性強。 本實施例中，所述雙聯外齒輪6、固定內齒輪7和動力輸出內齒輪8為由大到小 方向相同的錐形齒輪，錐形齒輪的由大到小方向與偏心套5外表面錐面由大到小的方向相 反；當雙聯外齒輪6由於自適應消除回差而軸向運動時，避免輪齒發生幹涉。
本實施例中，所述動力輸入軸3外圓表面與動力輸出內齒輪8之間以及與殼體1 之間分別滾動軸承(圖中為滾動軸承16和滾動軸承10)轉動配合；動力輸出軸4通過滾動 軸承12與殼體1之間轉動配合；傳動反饋軸9通過滾動軸承14與殼體1轉動配合；
本實施例中，所述伺服電機設置在殼體1側面，通過錐齒輪嚙合副13與動力輸入 軸3傳動配合。
最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本 發明的權利要求範圍當中。
權利要求
一種高可靠精密驅動裝置，包括外殼、動力裝置和傳動機構，所述動力裝置的動力輸出端與傳動機構的動力輸入端傳動配合，其特徵在於所述傳動機構為少齒差減速器，包括動力輸入軸和動力輸出軸，所述動力輸入軸上設置偏心套，所述偏心套外圓轉動配合套有雙聯外齒輪，殼體上與動力輸入軸同心固定設置固定內齒輪，動力輸出軸上在圓周方向傳動配合併與動力輸入軸同心設置動力輸出內齒輪，雙聯外齒輪中一外齒輪與固定內齒輪少齒差嚙合，另一外齒輪與動力輸出內齒輪少齒差嚙合；所述偏心套外表面和雙聯外齒輪內表面為相互配合的錐面。
2. 根據權利要求l所述的高可靠精密驅動裝置，其特徵在於所述雙聯外齒輪、固定內 齒輪和動力輸出內齒輪均為圓弧錐齒輪，所述雙聯外齒輪、固定內齒輪和動力輸出內齒輪 輪齒的螺旋展開方向在偏心套外表面錐面由大到小的方向上與傳動方向相反。
3. 根據權利要求1所述的高可靠精密驅動裝置，其特徵在於雙聯外齒輪、固定內齒輪 和動力輸出內齒輪均為切向變位齒輪，並且輪齒的兩齒面的切向變位規律相同，齒面沿偏 心套軸向成一定的螺旋角；所述雙聯外齒輪的切向變位係數沿偏心套外表面錐面由大到小 的方向上逐漸變大，固定內齒輪和動力輸出內齒輪的切向變位係數沿偏心套外表面錐面由 大到小的方向上逐漸變小。
4. 根據權利要求1或2或3所述的高可靠精密驅動裝置，其特徵在於所述雙聯外齒 輪、固定內齒輪和動力輸出內齒輪的齒面塗覆0. 1 30um的納米MoS2基體膜。
5. 根據權利要求4所述的高可靠精密驅動裝置，其特徵在於所述動力輸出軸設置有 角度傳感器，所述動力裝置為伺服電機。
6. 根據權利要求5所述的高可靠精密驅動裝置，其特徵在於還包括傳動反饋軸，所述 動力輸出軸與動力輸出內齒輪在圓周方向固定配合，所述動力輸入軸為軸向中空結構，所 述傳動反饋軸在圓周方向與動力輸出軸固定配合併沿軸向轉動配合依次穿過動力輸出內 齒輪、動力輸入軸和殼體，角度傳感器固定設置在殼體上並與傳動反饋軸穿出殼體的一端 配合。
7. 根據權利要求6所述的高可靠精密驅動裝置，其特徵在於所述納米Mo^基體膜的 材料為納米MoS2添加金、金-鈀合金、Ti和TiN中的一種或幾種的混合物。
8. 根據權利要求7所述的高可靠精密驅動裝置，其特徵在於所述雙聯外齒輪、固定內 齒輪和動力輸出內齒輪為由大到小方向相同的錐形齒輪，錐形齒輪的由大到小方向與偏心 套外表面錐面由大到小的方向相反。
9. 根據權利要求7所述的高可靠精密驅動裝置，其特徵在於所述動力輸軸外圓表面 與動力輸出內齒輪之間及與殼體之間分別滾動軸承轉動配合。
10. 根據權利要求9所述的高可靠精密驅動裝置，其特徵在於所述伺服電機設置在殼體側面，通過錐齒輪嚙合副與動力輸入軸傳動配合。
全文摘要
本發明公開了一種高可靠精密驅動裝置，包括外殼、伺服電機、傳動機構和角度傳感器。該驅動機構採用機電一體化集成設計，傳動機構為新型少齒差減速器，通過角度傳感器將輸出傳動誤差給伺服電機來補償驅動傳動機構；特別是傳動機構將圓錐型偏心凸輪與圓弧螺旋錐型齒輪有機組合為無側隙精密傳動副，並能自適應補償齒面磨損；其傳動副嚙合面塗覆固體潤滑膜，在特殊與極端環境下嚙合齒面可產生適度的彈性變形，能有效防止和消除傳動機構卡澀或卡死。因此，具有高剛度、高精度、高可靠、長壽命、大轉矩、低能耗、小體積、輕量化、免維護等優點，可廣泛適用於機器人、自動化、車輛、航空、航天等工程領域裝備。
文檔編號H02K51/00GK101694239SQ20091010467
公開日2010年4月14日 申請日期2009年8月21日 優先權日2009年8月21日
發明者吳曉金, 李俊陽, 李敏, 楊榮松, 王家序, 肖科 申請人:四川大學;重慶大學;