一种摆线活齿减速动力单元
技术领域
本专利申请涉及活齿传动
技术领域
，特别是涉及一种摆线活齿减速动力单元。背景技术
在传统的渐开线齿轮传动中，某些特殊情况下，设计出的齿轮会出现根切，虽不影响齿轮的传动精度，但是单个齿的根部由于根切厚度变薄，齿轮抗弯曲能力下降，重合度减少，影响传动的平稳性，故而在传统的设计思想中，渐开线齿轮的设计是尽量避免根切的，而在另一种传统的传动形式--摆线针轮传动技术中，摆线轮的实际齿廓是严格的不允许根切的，因为根切会使其传动失真，随着新型传动技术(具有代表性的即活齿传动技术)的发展，在摆线针轮传动思想的基础上，套用活齿传动理论，可将其针齿变为钢球活齿，将摆线轮变为带有摆线滚道的传动轮，即得到了摆线活齿传动机构，其相比于摆线针轮，在结构原理上实现了整周全齿啮合，大大提高了传动的承载能力和抗冲击能力，其设计思想也是避免摆线滚道实际啮合齿廓出现根切的，而且，在传统的三维实体建模软件中，如果选择的活齿尺寸过大，则摆线滚道实际啮合齿廓就会出现根切现象，在软件里的表现即为模型建立不起来，会报错，进而，广大相关从业人员及设计师的思维就此被限制住了，现有传统的摆线钢球活齿减速器，其功率密度不高，通俗的讲，就是体积大，传动比相对小，空间利用不够充分，缺乏市场竞争力，为此，我们提出一种摆线活齿减速动力单元。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利申请的目的在于提供一种摆线活齿减速动力单元，解决上述现有技术的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种摆线活齿减速动力单元，包括减速机构和电机机构，
所述减速机构包括呈内圆外方结构设置的摆线中心轮，摆线中心轮的内部安装有一端向外延伸的活齿架，活齿架位于摆线中心轮内的端部边缘开设有呈环向布设的活齿架槽，活齿架槽内安装有活齿钢球，摆线中心轮的环向内侧壁开设有供活齿钢球移动的齿廓槽面；
所述电机机构包括与摆线中心轮拆卸式连接的电机壳，电机壳内安装有定子线圈，定子线圈内安装有电机转子，电机转子内压装有一端向摆线中心轮内部延伸的激波轮，激波轮向摆线中心轮内延伸的一端通过第三轴承与活齿架活动连接，激波轮上套设有一端抵在电机壳靠近摆线中心轮一侧端面的连接板，连接板靠近摆线中心轮的一侧端面镶嵌有抵在活齿钢球端面上的活齿垫片，活齿钢球的端面与激波轮的一段外侧壁端面相切，且激波轮与活齿钢球相切的端面呈椭圆形结构。
进一步的，所述摆线中心轮的齿廓槽面理论齿廓方程如下：
式中：x1为齿廓槽面的横坐标，y1为齿廓槽面的纵坐标，参数t为角度，其取值范围为0-5040°，A为常系数，其公式为：A＝r2*(9+k2)；B为幅值系数，其公式为：B＝6*k*r2；C为频率系数，其公式为：C＝i-1，i为减速比，其计算公式为：ZG为活齿钢球的数目，Zk为摆线中心轮齿廓槽面的齿数；
所述激波轮与活齿钢球相切端面的理论齿廓方程如下：
式中：x2为相切端面的横坐标，у2为相切端面的纵坐标，参数t为角度，其取值范围为0-360°，E和F均为幅值系数，其中，E的计算公式为：E＝3*r；F的计算公式为：F＝r*k；
上述公式中，r为发生圆半径，k为短幅因子。
进一步的，所述减速机构还包括有套设在活齿架外圈的第一轴承和第二轴承，且第二轴承的内环侧壁抵在活齿架槽的端面，第一轴承和第二轴承的外圈抵在摆线中心轮的内圈上，第一轴承和第二轴承相向一端的外环之间贴合有外圈隔套，第一轴承和第二轴承相向一端的内环之间贴合有内圈隔套；
所述活齿架的外圈上开设有第一卡簧槽，卡簧槽内安装有抵在第一轴承内环上的第二卡簧，摆线中心轮的内圈上开设有第二卡簧槽，第二卡簧槽内安装有抵在第一轴承外环上的第一卡簧；
所述活齿架内开设有供第三轴承放置的轴承座孔。
进一步的，所述连接板与激波轮的连接处安装有骨架油封。
进一步的，还包括有控制电机转子转速的驱动控制组件。
进一步的，所述驱动控制组件包括拆卸式连接在电机壳远离摆线中心轮一端侧壁的驱动器盖，驱动器盖内开设有用于容纳PCB板的空腔，PCB板通过电缆线与定子线圈上的三相线和霍尔传感器电连接；
驱动器盖远离电机壳的一端侧壁通过螺杆固定安装有散热盖，PCB板通过螺钉固定在散热盖上。
进一步的，所述摆线中心轮、电机壳和驱动器盖通过四个呈矩阵分布的内六角螺栓固定连接；
所述电机壳的外表面上设置有散热沟槽。
进一步的，所述驱动器盖的上端安装有用于从PCB板上引出的电源线和信号线穿过的格兰头。
进一步的，所述激波轮靠近驱动器盖的一端向驱动器盖一侧延伸，激波轮向驱动器盖延伸的一端通过第四轴承安装在驱动器盖的侧端面上。
进一步的，所述激波轮从左到右依次设置有第一轴承面、椭圆面、油封面、转子面以及第二轴承面，第一轴承面通过第三轴承安装在活齿架的轴承座孔内，椭圆面与活齿钢球相切，骨架油封套设在油封面上，电机转子套设在转子面上，第二轴承面通过第四轴承安装在驱动器盖上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的摆线活齿减速动力单元，整机刚度得到进一步提升；具有输出转速调节范围广，输出扭矩大，低噪音，集成度高，体积小，适用领域广等优势。
附图说明
图1为本发明爆炸结构示意图；
图2为本发明装配结构示意图；
图3为本发明图2的左视结构示意图；
图4为本发明活齿架立体结构示意图；
图5为本发明图4的侧视结构示意图；
图6为本发明图5中A-A截面结构示意图；
图7为本发明摆线中心轮立体结构示意图；
图8为本发明激波轮立体结构示意图；
图9为本发明图8正视结构示意图；
图10为本发明减速机构爆炸结构示意图；
图11为本发明电机机构爆炸结构示意图；
图12为本发明驱动控制组件爆炸结构示意图。
附图标号说明：活齿架1、第一卡簧槽101、活齿架槽102、轴承座孔103、第一卡簧2、第二卡簧3、第一轴承4、外圈隔套5、内圈隔套6、第二轴承7、摆线中心轮8、第三轴承9、激波轮10、第一轴承面1001、椭圆面1002、油封面1003、转子面1004、第二轴承面1005、活齿钢球11、活齿垫片12、骨架油封13、连接板14、第四轴承15、电机壳16、电机转子17、定子线圈18、格兰头19、驱动器盖20、内六角螺栓21、PCB板22、散热盖23。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本专利申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利申请的其他优点与功效。本专利申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1-12，本发明提供一种技术方案：
一种摆线活齿减速动力单元，如图1、图2、图3所示，包括减速机构、电机机构以及驱动控制组件，
如图1和图10所示，减速机构包括呈内圆外方结构设置的摆线中心轮8，如图7所示，摆线中心轮8的内部安装有一端向外延伸的活齿架1，活齿架1位于摆线中心轮8内的端部边缘开设有呈环向布设的活齿架槽102，如图4、图5和图6所示，活齿架槽102内安装有活齿钢球11，摆线中心轮8的环向内侧壁开设有供活齿钢球11移动的齿廓槽面；
减速机构还包括有套设在活齿架1外圈的第一轴承4和第二轴承7，且第二轴承7的内环侧壁抵在活齿架槽102的端面，第一轴承4和第二轴承7的外圈抵在摆线中心轮8的内圈上，第一轴承4和第二轴承7相向一端的外环之间贴合有外圈隔套5，第一轴承4和第二轴承7相向一端的内环之间贴合有内圈隔套6，活齿架1的外圈上开设有第一卡簧槽101，卡簧槽101内安装有抵在第一轴承4内环上的第二卡簧3，摆线中心轮8的内圈上开设有第二卡簧槽，第二卡簧槽内安装有抵在第一轴承4外环上的第一卡簧2，第一卡簧2与第二卡簧3用于对第一轴承4起到限位的作用，双轴承进一步提升设备的稳定性；
如图1和图11所示，电机机构包括与摆线中心轮8拆卸式连接的电机壳16，电机壳16的外表面上设置有散热沟槽，有助于电机壳16内部器件散热，电机壳16内安装有定子线圈18，定子线圈18内安装有电机转子17，电机转子17内压装有一端向摆线中心轮8内部延伸的激波轮10，激波轮10向摆线中心轮8内延伸的一端通过第三轴承9与活齿架1活动连接，活齿架1内开设有供第三轴承9放置的轴承座孔103，提供安装需的容纳空间，激波轮10上套设有一端抵在电机壳16靠近摆线中心轮8一侧端面的连接板14，连接板14与激波轮10的连接处安装有骨架油封13，形成密封结构，连接板14靠近摆线中心轮8的一侧端面镶嵌有抵在活齿钢球11端面上的活齿垫片12，活齿钢球11的端面与激波轮10的一段外侧壁端面相切，且激波轮10与活齿钢球11相切的端面呈椭圆形结构。
其中，如图1和图12所示，驱动控制组件包括拆卸式连接在电机壳16远离摆线中心轮8一端侧壁的驱动器盖20，摆线中心轮8、电机壳16和驱动器盖20通过四个呈矩阵分布的内六角螺栓21固定连接；驱动器盖20内开设有用于容纳PCB板22的空腔，PCB板22通过电缆线与定子线圈18上的三相线和霍尔传感器电连接，驱动器盖20的上端安装有用于从PCB板22上引出的电源线和信号线穿过的格兰头19，方便与外部电气元件连接，驱动器盖20远离电机壳16的一端侧壁通过螺杆固定安装有散热盖23，PCB板22通过螺钉固定在散热盖23上，激波轮10靠近驱动器盖20的一端向驱动器盖20一侧延伸，激波轮10向驱动器盖20延伸的一端通过第四轴承15安装在驱动器盖20的侧端面上。
另外，如图8和图9所示，激波轮10从左到右依次设置有第一轴承面1001、椭圆面1002、油封面1003、转子面1004以及第二轴承面1005，第一轴承面1001通过第三轴承9安装在活齿架1的轴承座孔103内，椭圆面1002与活齿钢球11相切，骨架油封13套设在油封面1003上，电机转子17套设在转子面1004上，第二轴承面1005通过第四轴承15安装在驱动器盖20上。
工作原理：在外部信号给定的情况下，通过PCB板22调整由电机转子17和定子线圈18组成的电机转速来达到用户需要的输出转速和扭矩，电机驱动激波轮10转动，激波轮10的椭圆面1002带动活齿钢球11在活齿架槽102内上下移动，活齿钢球11沿着摆线中心轮8的齿廓槽面轨迹运动，由于摆线中心轮8固定，所以活齿钢球11驱动活齿架1做旋转运动。
其中，减速比ZG为活齿钢球11的数目，Zk为摆线中心轮8的齿廓槽面齿数。
其中，摆线中心轮8的齿廓槽面理论齿廓方程如下：
式中：x1为齿廓槽面的横坐标，y1为齿廓槽面的纵坐标，参数t为角度，其取值范围为0-5040°，A为常系数，其公式为：A＝r2*(9+k2)；B为幅值系数，其公式为：B＝6*k*r2；C为频率系数，其公式为：C＝i-1。
激波轮10的椭圆面1002的理论齿廓方程如下：
式中：x2为椭圆面1002的横坐标，у2为椭圆面1002的纵坐标，参数t为角度，其取值范围为0-360°，E和F均为幅值系数，其中，E的计算公式为：E＝3*r；F的计算公式为：F＝r*k。
上述公式中，r为发生圆半径；k为短幅因子。
实施例
为体现本发明的摆线中心轮8的齿廓槽面与激波轮10的椭圆面1002的位置关系，现设定如下参数的具体数值，如表1所示：
表1 摆线活齿减速器参数表
可得，摆线中心轮8的齿廓槽面理论齿廓方程为：
激波轮10的椭圆面1002的理论齿廓方程为：
摆线中心轮8的齿廓槽面和激波轮10的椭圆面1002根据上述方程式进行设置。
根据电机输出的功率以及减速比来实现活齿架1输出转速的调节，调节范围广，对于不同领域的减速设备，可以通过改变活齿钢球11的数目以及摆线中心轮8齿廓槽面的齿数，来达到活齿架1输出转速的调节，本发明具有输出转速调节范围广，输出扭矩大，低噪音，结构紧凑，集成度高，体积小，适用领域广等优势。
另外，发生圆半径以及短幅因子对于本技术领域人员来说，其为公知常识，在此不一一赘述。
上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利申请的权利要求所涵盖。
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