專利名稱：高可靠精密驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動機構(gòu)，特別涉及一種高可靠精密驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
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(gòu)一般采用 分體式設(shè)計；分體式設(shè)計具有實際、安裝、維修簡單的優(yōu)點，但是在設(shè)計和裝配時會出現(xiàn)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(gòu)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(gòu)中的部件磨損， 使傳動機構(gòu)運行狀態(tài)惡化，增大機構(gòu)運行噪聲，降低傳動效率，并且機構(gòu)運轉(zhuǎn)過程中容易造 成卡澀，對于對傳動要求較高的領(lǐng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差、當(dāng)機構(gòu)出現(xiàn) 卡澀時，動態(tài)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(xiàn)機構(gòu)卡澀。從而導(dǎo)致 機械設(shè)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(tǒng)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(qū)動裝置，能夠盡量減少裝配誤差，提高傳動精度，改 善傳動機構(gòu)運行狀態(tài)，避免運行時出現(xiàn)卡澀或卡死問題，減輕運轉(zhuǎn)部件之間的磨損，降低機 構(gòu)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(guān)鍵科技難題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的提供一種高可靠精密驅(qū)動裝置，驅(qū)動和傳動機構(gòu)一體設(shè)
置，能夠盡量減少裝配誤差，少齒差減速能夠自適應(yīng)消除傳動回差，提高傳動精度，改善傳
動機構(gòu)運行狀態(tài)，避免運行時出現(xiàn)卡澀或卡死問題，減輕運轉(zhuǎn)部件之間的磨損，降低機構(gòu)運
行噪聲，提高傳動效率，實現(xiàn)高精度、高可靠、長壽命、低能耗、小體積、輕量化、免維護。 本發(fā)明的高可靠精密驅(qū)動裝置，包括外殼、動力裝置和傳動機構(gòu)，所述動力裝置的
動力輸出端與傳動機構(gòu)的動力輸入端傳動配合，所述傳動機構(gòu)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(shè)置偏心套，所述偏心套外圓轉(zhuǎn)動配合套有雙聯(lián)
外齒輪，殼體上與動力輸入軸同心固定設(shè)置固定內(nèi)齒輪，動力輸出軸上在圓周方向傳動配
合并與動力輸入軸同心設(shè)置動力輸出內(nèi)齒輪，雙聯(lián)外齒輪中一外齒輪與固定內(nèi)齒輪少齒差
嚙合，另一外齒輪與動力輸出內(nèi)齒輪少齒差嚙合；所述偏心套外表面和雙聯(lián)外齒輪內(nèi)表面
為相互配合的錐面。 進一步，所述雙聯(lián)外齒輪、固定內(nèi)齒輪和動力輸出內(nèi)齒輪均為圓弧錐齒輪，所述雙 聯(lián)外齒輪、固定內(nèi)齒輪和動力輸出內(nèi)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(lián)外齒輪、固定內(nèi)齒輪和動力輸出內(nèi)齒輪均為切向變位齒輪，并且輪齒的兩齒面的切向變位規(guī)律相同，齒面沿偏心套軸向成一定的螺旋角；所述雙聯(lián)外齒輪
的切向變位系數(shù)沿偏心套外表面錐面由大到小的方向上逐漸變大，固定內(nèi)齒輪和動力輸出
內(nèi)齒輪的切向變位系數(shù)沿偏心套外表面錐面由大到小的方向上逐漸變??； 進一步，所述雙聯(lián)外齒輪、園定內(nèi)齒輪和動力輸出內(nèi)齒輪的齒面涂覆0. 1 30um
的納米Mo^基體膜； 進一步，所述動力輸出軸設(shè)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(nèi)齒輪在圓周方向固定
配合，所述動力輸入軸為軸向中空結(jié)構(gòu)，所述傳動反饋軸在圓周方向與動力輸出軸固定配
合并沿軸向轉(zhuǎn)動配合依次穿過動力輸出內(nèi)齒輪、動力輸入軸和殼體，角度傳感器固定設(shè)置
在殼體上并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(lián)外齒輪、固定內(nèi)齒輪和動力輸出內(nèi)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(nèi)齒輪之間及與殼體之間分別滾動軸
承轉(zhuǎn)動配合； 進一步，所述伺服電機設(shè)置在殼體側(cè)面，通過錐齒輪嚙合副與動力輸入軸傳動配合。 本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的高可靠精密驅(qū)動裝置，驅(qū)動和傳動機構(gòu)固定設(shè)置為 一體，能夠有效保證安裝同軸度，能夠盡量減少裝配誤差，少齒差減速器的凸輪外表面和與 其配合的外齒輪內(nèi)表面均采用錐面，運行時使外齒輪自適應(yīng)軸向移動，因而能夠自適應(yīng)消 除齒輪嚙合副的傳動回差，提高傳動精度，改善傳動機構(gòu)運行狀態(tài)，避免運行時出現(xiàn)卡澀現(xiàn) 象，減輕運轉(zhuǎn)部件之間的磨損，降低機構(gòu)運行噪聲，提高傳動效率；實現(xiàn)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(qū)動，同時制造加工工藝簡便，生產(chǎn)制造成本 低，安裝調(diào)試容易以及拆卸維修方便。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示本實施例的高可靠精密驅(qū)動裝置，包括外 殼1、動力裝置2和傳動機構(gòu)，所述動力裝置的動力輸出端與傳動機構(gòu)的動力輸入端傳動配 合，所述傳動機構(gòu)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(shè)置偏心套5，本實施例中，動力輸入軸3與偏心套5 —體制造；所述偏心套5外圓轉(zhuǎn)動配合 套有雙聯(lián)外齒輪6，殼體1上與動力輸入軸3同心固定設(shè)置固定內(nèi)齒輪7，動力輸出軸4上 在圓周方向傳動配合并與動力輸入軸3同心設(shè)置動力輸出內(nèi)齒輪8，雙聯(lián)外齒輪中一外齒 輪與固定內(nèi)齒輪7少齒差嚙合，另一外齒輪與動力輸出內(nèi)齒輪8少齒差嚙合；所述偏心套5 外表面和雙聯(lián)外齒輪6內(nèi)表面為相互配合的錐面，錐形角采用5。 45°都能實現(xiàn)發(fā)明目的；本實施例中，所述偏心套5外表面沿圓周方向設(shè)置環(huán)形滾珠槽，與之配合，雙聯(lián)外齒輪6 內(nèi)表面沿圓周方向設(shè)置環(huán)形滾珠槽，滾珠槽內(nèi)設(shè)置滾珠11，可減少偏心套5外表面和雙聯(lián) 外齒輪6內(nèi)表面之間的摩擦系數(shù)，利于提高傳動精度。 本實施例中，所述雙聯(lián)外齒輪6、固定內(nèi)齒輪7和動力輸出內(nèi)齒輪8均為圓弧錐齒 輪，所述雙聯(lián)外齒輪6、固定內(nèi)齒輪7和動力輸出內(nèi)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(dāng)齒輪嚙合面出現(xiàn)磨損時，偏心套5錐面 通過對雙聯(lián)外齒輪6的軸向分力使雙聯(lián)外齒輪6軸向移動，使二者之間輪齒嚙合面緊密嚙 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(dāng)然，采用如下結(jié)構(gòu)也能實現(xiàn)消除回差的功能所述雙聯(lián)外齒輪6、固定內(nèi)齒輪7 和動力輸出內(nèi)齒輪8均為切向變位齒輪，并且輪齒的兩齒面的切向變位規(guī)律相同，齒面沿 偏心套軸向成一定的螺旋角；所述雙聯(lián)外齒輪6的切向變位系數(shù)沿偏心套外表面錐面由大 到小的方向上逐漸變大，固定內(nèi)齒輪7和動力輸出內(nèi)齒輪8的切向變位系數(shù)沿偏心套外表 面錐面由大到小的方向上逐漸變??；偏心套5錐面通過對雙聯(lián)外齒輪6的軸向分力使雙聯(lián) 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，還適用于反轉(zhuǎn)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(lián)外齒輪6、固定內(nèi)齒輪7和動力輸出內(nèi)齒輪8的齒面涂覆 0. 1 30um的納米MoS2基體膜；使嚙合面摩擦系數(shù)極小，具有耐磨、可靠、減振、降噪效果； 當(dāng)機構(gòu)出現(xiàn)卡澀時，動力裝置輸出扭矩增大到一定的數(shù)值，納米固體潤滑膜產(chǎn)生超彈性模 量效應(yīng)，在嚙合齒面形成適度的彈性變形，防止和消除機構(gòu)卡澀；利于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，利于提高嚙合副的使 用壽命。 本實施例中，所述動力輸出軸4設(shè)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(tài)，反饋到控制系統(tǒng)，有控制系統(tǒng)發(fā)出指令控制伺服電機的 運行，實現(xiàn)自動控制，提高傳動及驅(qū)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(nèi)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(jié)構(gòu)，所述傳動反饋軸9在圓周方向與動力輸 出軸4固定配合并沿軸向轉(zhuǎn)動配合依次穿過動力輸出內(nèi)齒輪8、動力輸入軸3和殼體1，角 度傳感器15固定設(shè)置在殼體上并與傳動反饋軸9穿出殼體1的一端配合；采用反饋軸結(jié) 構(gòu)，可以簡化安裝結(jié)構(gòu)，是整個傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，整體性強。 本實施例中，所述雙聯(lián)外齒輪6、固定內(nèi)齒輪7和動力輸出內(nèi)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(dāng)雙聯(lián)外齒輪6由于自適應(yīng)消除回差而軸向運動時，避免輪齒發(fā)生干涉。
本實施例中，所述動力輸入軸3外圓表面與動力輸出內(nèi)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(zhuǎn)動配合；動力輸出軸4通過滾動 軸承12與殼體1之間轉(zhuǎn)動配合；傳動反饋軸9通過滾動軸承14與殼體1轉(zhuǎn)動配合；
本實施例中，所述伺服電機設(shè)置在殼體1側(cè)面，通過錐齒輪嚙合副13與動力輸入 軸3傳動配合。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種高可靠精密驅(qū)動裝置，包括外殼、動力裝置和傳動機構(gòu)，所述動力裝置的動力輸出端與傳動機構(gòu)的動力輸入端傳動配合，其特征在于所述傳動機構(gòu)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(shè)置偏心套，所述偏心套外圓轉(zhuǎn)動配合套有雙聯(lián)外齒輪，殼體上與動力輸入軸同心固定設(shè)置固定內(nèi)齒輪，動力輸出軸上在圓周方向傳動配合并與動力輸入軸同心設(shè)置動力輸出內(nèi)齒輪，雙聯(lián)外齒輪中一外齒輪與固定內(nèi)齒輪少齒差嚙合，另一外齒輪與動力輸出內(nèi)齒輪少齒差嚙合；所述偏心套外表面和雙聯(lián)外齒輪內(nèi)表面為相互配合的錐面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高可靠精密驅(qū)動裝置，其特征在于所述雙聯(lián)外齒輪、固定內(nèi) 齒輪和動力輸出內(nèi)齒輪均為圓弧錐齒輪，所述雙聯(lián)外齒輪、固定內(nèi)齒輪和動力輸出內(nèi)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(jù)權(quán)利要求1所述的高可靠精密驅(qū)動裝置，其特征在于雙聯(lián)外齒輪、固定內(nèi)齒輪 和動力輸出內(nèi)齒輪均為切向變位齒輪，并且輪齒的兩齒面的切向變位規(guī)律相同，齒面沿偏 心套軸向成一定的螺旋角；所述雙聯(lián)外齒輪的切向變位系數(shù)沿偏心套外表面錐面由大到小 的方向上逐漸變大，固定內(nèi)齒輪和動力輸出內(nèi)齒輪的切向變位系數(shù)沿偏心套外表面錐面由 大到小的方向上逐漸變小。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的高可靠精密驅(qū)動裝置，其特征在于所述雙聯(lián)外齒 輪、固定內(nèi)齒輪和動力輸出內(nèi)齒輪的齒面涂覆0. 1 30um的納米MoS2基體膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高可靠精密驅(qū)動裝置，其特征在于所述動力輸出軸設(shè)置有 角度傳感器，所述動力裝置為伺服電機。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高可靠精密驅(qū)動裝置，其特征在于還包括傳動反饋軸，所述 動力輸出軸與動力輸出內(nèi)齒輪在圓周方向固定配合，所述動力輸入軸為軸向中空結(jié)構(gòu)，所 述傳動反饋軸在圓周方向與動力輸出軸固定配合并沿軸向轉(zhuǎn)動配合依次穿過動力輸出內(nèi) 齒輪、動力輸入軸和殼體，角度傳感器固定設(shè)置在殼體上并與傳動反饋軸穿出殼體的一端 配合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高可靠精密驅(qū)動裝置，其特征在于所述納米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(jù)權(quán)利要求7所述的高可靠精密驅(qū)動裝置，其特征在于所述雙聯(lián)外齒輪、固定內(nèi) 齒輪和動力輸出內(nèi)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(jù)權(quán)利要求7所述的高可靠精密驅(qū)動裝置，其特征在于所述動力輸軸外圓表面 與動力輸出內(nèi)齒輪之間及與殼體之間分別滾動軸承轉(zhuǎn)動配合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的高可靠精密驅(qū)動裝置，其特征在于所述伺服電機設(shè)置在殼體側(cè)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(fā)明公開了一種高可靠精密驅(qū)動裝置，包括外殼、伺服電機、傳動機構(gòu)和角度傳感器。該驅(qū)動機構(gòu)采用機電一體化集成設(shè)計，傳動機構(gòu)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(qū)動傳動機構(gòu)；特別是傳動機構(gòu)將圓錐型偏心凸輪與圓弧螺旋錐型齒輪有機組合為無側(cè)隙精密傳動副，并能自適應(yīng)補償齒面磨損；其傳動副嚙合面涂覆固體潤滑膜，在特殊與極端環(huán)境下嚙合齒面可產(chǎn)生適度的彈性變形，能有效防止和消除傳動機構(gòu)卡澀或卡死。因此，具有高剛度、高精度、高可靠、長壽命、大轉(zhuǎn)矩、低能耗、小體積、輕量化、免維護等優(yōu)點，可廣泛適用于機器人、自動化、車輛、航空、航天等工程領(lǐng)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(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)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(xué);重慶大學(xué);