本发明属于包装机械设备技术领域，涉及一种球传动轮毂减速器。
背景技术：
在现代工业中，可靠的电机驱动技术日益应用，广泛应用于机床数控系统和自动化设备中。电驱动、绿色环保，可以获得满意的力矩、位置、速度等控制性能。尤其在物流行业，如物流分拣系统、物料配送、仓储等等。
球传动轮毂减速器相比行星齿轮减速器，能耗和运行噪音更低，可以更好的配合控制软件实行位置、路径规划的准确实现。目前几乎所有的物流输送载具均采用电机 减速器 轮毂方式，较小体积的装备能得到最大的扭矩输出。同时agv系统往往以自带蓄电池供电，所以高效率的轮毂传动机构一直是agv小车设计、制造商追求的目标。球传动轮毂减速器以高精度钢球为传动介质，辅以精密加工的摆线槽，可以得到非常高的效率，助力整套agv系统。
技术实现要素：
本发明针对上述问题，提供一种球传动轮毂减速器，该减速器结构简单合理、使用可靠、能够实现高效的减速传动。
按照本发明的技术方案：一种球传动轮毂减速器，其特征在于：包括壳体结构及转动设置于壳体结构内的输出结构，输入轴转动设置于输出结构内并与输出结构同轴设置，输入轴的输出端与壳体结构之间设置减速结构；
所述减速结构包括设置于输入轴输出段的偏心部，偏心部上通过第一轴承转动支承摆线盘，摆线盘一侧表面的内摆线槽与输出结构相对应端面设置的外摆线槽之间通过第一传动钢球组实现相互联动，所述摆线盘另一侧表面设置若干个延伸方向一致的一字槽，摆线盘与壳体结构之间还转动设置十字盘，十字盘的两侧表面分别设置若干个一字槽，且十字盘同一侧表面的一字槽的长度方向一致，十字盘两侧表面的一字槽的长度方向垂直，摆线盘的一字槽与十字盘相对应表面的一字槽通过第二传动钢球组相联动，十字盘另一侧表面的一字槽与壳体结构上相对应的一字槽之间通过第三传动钢球组相联动。
作为本发明的进一步改进，所述输出结构包括电机固定盘及固定于电机固定盘内侧端面的空心输出轴，所述壳体结构包括壳体及紧固连接于壳体轴向端面的前端盖。
作为本发明的进一步改进，所述壳体结构与输出结构之间通过第二轴承转动支承，第二轴承的内圈与空心输出轴固定连接，第二轴承的外圈与壳体的内壁固定连接，第二轴承的外圈通过通过壳体内壁螺纹连接的螺母轴向限位，第二轴承的内圈通过空心输出轴轴向内端的径向凸起部限位。
作为本发明的进一步改进，所述输入轴通过第三轴承转动支承于前端盖的安装孔上、通过第四轴承转动支承于空心输出轴的内孔中。
作为本发明的进一步改进，所述第四轴承的外圈轴向一端通过空心输出轴轴向一端径向延伸的凸起部进行轴向限位，第四轴承的外圈轴向另一端通过空心输出轴内壁设置的内卡簧限位；第四轴承的内圈轴向一端通过设置于输入轴表面卡槽内的外卡簧限位，第四轴承的内圈轴向另一端通过输入轴表面的台阶限位。
作为本发明的进一步改进，所述壳体外侧设置连接孔，以连接外接件。
作为本发明的进一步改进，所述空心输出轴轴向外端设置的沉孔台阶与电机固定盘端面的轴向延伸部相配合，且空心输出轴通过紧定螺钉与电机固定盘紧固连接。
本发明的技术效果在于：1）球传动轮毂减速器高效、静音、长寿面。精密钢球在高精度制造的曲线槽内以纯滚动方式运动，不会出现行星齿轮减速机构中齿轮齿面摩擦、滑移导致的机械效率下降、噪音值升高、正反转机械间隙扩大等不利影响。
2）球传动轮毂减速器单级机构就可以设计成5--30左右的减速比，这样就基本覆盖agv应用。而行星齿轮式减速机构一般单级可以设计成5--9的减速比，10以上的减速比必须设计成二级减速机构，这必然导致其效率下降，重复定位精度变差，制造成本的提高。
3）球传动轮毂减速器零部件数量相对少一些，可靠性较好。多球承担负载，结构紧凑，易于整车布置和装配。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为输入轴的结构示意图。
图3为空心轴的端面示意图。
图4为摆线盘的端面示意图。
图5为十字盘的主视图。
图6为图5的左视图。
图7为图6的右视图。
图8为前端盖的主视图。
图9为图8的左视图。
图10为图8的右视图。
图11为本发明的使用状态示意图。
图12为本发明的使用状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1~12中，包括壳体1、内六角螺丝2、十字盘3、第三传动钢球组4、第三轴承5、前端盖6、铁芯6.1、橡胶圈6.2、球传动轮毂减速器本体6.3、第一轴承7、水平机械臂7.1、第二传动钢球组8、摆线盘9、空心输出轴10、第二轴承11、螺母12、第一传动钢球组13、内卡簧14、偏心部15、外卡簧16、输入轴17、内六角螺丝18、第四轴承19、电机固定盘20等。
如图1所示，本发明是一种球传动轮毂减速器，包括壳体结构及转动设置于壳体结构内的输出结构，输入轴17转动设置于输出结构内并与输出结构同轴设置，输入轴17的输出端与壳体结构之间设置减速结构。
如图1~10所示，减速结构包括设置于输入轴17输出段的偏心部15，偏心部15上通过第一轴承7转动支承摆线盘9，摆线盘9一侧表面的内摆线槽与输出结构相对应端面设置的外摆线槽之间通过第一传动钢球组13实现相互联动，所述摆线盘9另一侧表面设置若干个延伸方向一致的一字槽，摆线盘9与壳体结构之间还转动设置十字盘3，十字盘3的两侧表面分别设置若干个一字槽，且十字盘3同一侧表面的一字槽的长度方向一致，十字盘3两侧表面的一字槽的长度方向垂直，摆线盘9的一字槽与十字盘3相对应表面的一字槽通过第二传动钢球组8相联动，十字盘3另一侧表面的一字槽与壳体结构上相对应的一字槽之间通过第三传动钢球组4相联动。
输出结构包括电机固定盘20及固定于电机固定盘20内侧端面的空心输出轴10，所述壳体结构包括壳体1及紧固连接于壳体1轴向端面的前端盖6。
壳体结构与输出结构之间通过第二轴承11转动支承，第二轴承11的内圈与空心输出轴10固定连接，第二轴承11的外圈与壳体1的内壁固定连接，第二轴承11的外圈通过通过壳体1内壁螺纹连接的螺母12轴向限位，第二轴承11的内圈通过空心输出轴10轴向内端的径向凸起部限位。
输入轴17通过第三轴承5转动支承于前端盖6的安装孔上、通过第四轴承19转动支承于空心输出轴10的内孔中。
第四轴承19的外圈轴向一端通过空心输出轴10轴向一端径向延伸的凸起部进行轴向限位，第四轴承19的外圈轴向另一端通过空心输出轴10内壁设置的内卡簧14限位；第四轴承19的内圈轴向一端通过设置于输入轴17表面卡槽内的外卡簧16限位，第四轴承19的内圈轴向另一端通过输入轴17表面的台阶限位。
壳体1外侧设置连接孔，以连接外接件。
空心输出轴10轴向外端设置的沉孔台阶与电机固定盘20端面的轴向延伸部相配合，且空心输出轴10通过紧定螺钉与电机固定盘20紧固连接。
如图1~10所示，在使用时，当输入轴17在外配电机轴的驱动下开始旋转，即输入轴17前部的偏心部15推动第一轴承7，亦即推动摆线盘9作偏心回转。进而摆线盘9带动内摆线槽和槽内的第一传动钢球组13和第二传动钢球组8一起运动。摆线盘9的运动规律受空心输出轴10左侧端面的外摆线槽和自身内摆线槽的限制，故摆线盘9的运动为绕输入轴17的行星运动。通过第二传动钢球组8和第三传动钢球组4将此行星运动的公转运动耦合到前端盖6。前端盖6带动壳体1作旋转运动。
鉴于一般agv小车负载，匹配电机的功率在50w--1000w，其输出扭矩在5nm--100nm。电机转速100rpm--3000rpm(带载转速)，电机作变速运行。
球传动轮毂减速器在协调物理尺寸，空间配合不同参数的曲线，可以将减速比设计成1:5到1:30。借此改变输出的转数、扭矩，以此适应agv小车不同的应用场景。
本发明的输入轴17在实际应用中可以做成实心结构形式，工作时，采用联轴器与电机轴相连接。同时，在壳体1内或外部体内可以配制编码器，如磁环编码器等。
如图11所示，本发明产品在使用时，可以在球传动轮毂减速器本体6.3的端面紧固连接铁芯6.1，铁芯6.1通过螺钉与壳体1的螺纹孔相连接，铁芯6.1的外圆周表面设置橡胶圈6.2。
如图12所示，提供了水平机械臂7.1固定于减速器壳体上。当输入轴在电机的驱动下按m转/分的速度旋转，则水平机械臂7.1按m/i转/分旋转。
本实用发明的工作原理如下：当输入轴17做旋转运行时，带动轴承7的外圈可以形成偏心凸轮运动。即随着轴的旋转，此偏心推动第一轴承7做偏心回转。第一轴承7的外圈驱动摆线盘9做偏心回转。摆线盘9运动受十字盘3和前端盖6上一字槽及第二传动钢球组8、第三传动钢球组4的约束，故摆线盘9做行星回转运动，前端盖6输出一减速后的旋转运动。
其中设定减速比为i,传动钢球组4的球数量为n,这些钢球分布圆半径为r,且那么在空心轴10左侧端面的曲线满足以下方程：
x1=r*cos(t)-e*cos((2*i-1)*t)，
y1=r*sin(t)-e*sin((2*i-1)*t)，
与之配合的摆线盘9右侧的曲线满足以下方程:
x2=r*cos(t) e*cos((2*i-1)*t)，
y2=r*cos(t)-e*sin((2*i-1)*t)，(其中e=a/2,t参变量一般0--360，n=2*i-1)
i(减速比)=输入轴转速（rpm）/前端盖转速(rpm)，前端盖转速=（壳体）转速(rpm)。
1.一种球传动轮毂减速器，其特征在于：包括壳体结构及转动设置于壳体结构内的输出结构，输入轴（17）转动设置于输出结构内并与输出结构同轴设置，输入轴（17）的输出端与壳体结构之间设置减速结构；
所述减速结构包括设置于输入轴（17）输出段的偏心部（15），偏心部（15）上通过第一轴承（7）转动支承摆线盘（9），摆线盘（9）一侧表面的内摆线槽与输出结构相对应端面设置的外摆线槽之间通过第一传动钢球组（13）实现相互联动，所述摆线盘（9）另一侧表面设置若干个延伸方向一致的一字槽，摆线盘（9）与壳体结构之间还转动设置十字盘（3），十字盘（3）的两侧表面分别设置若干个一字槽，且十字盘（3）同一侧表面的一字槽的长度方向一致，十字盘（3）两侧表面的一字槽的长度方向垂直，摆线盘（9）的一字槽与十字盘（3）相对应表面的一字槽通过第二传动钢球组（8）相联动，十字盘（3）另一侧表面的一字槽与壳体结构上相对应的一字槽之间通过第三传动钢球组（4）相联动。
2.如权利要求1所述的球传动轮毂减速器，其特征在于：所述输出结构包括电机固定盘（20）及固定于电机固定盘（20）内侧端面的空心输出轴（10），所述壳体结构包括壳体（1）及紧固连接于壳体（1）轴向端面的前端盖（6）。
3.如权利要求2所述的球传动轮毂减速器，其特征在于：所述壳体结构与输出结构之间通过第二轴承（11）转动支承，第二轴承（11）的内圈与空心输出轴（10）固定连接，第二轴承（11）的外圈与壳体（1）的内壁固定连接，第二轴承（11）的外圈通过通过壳体（1）内壁螺纹连接的螺母（12）轴向限位，第二轴承（11）的内圈通过空心输出轴（10）轴向内端的径向凸起部限位。
4.如权利要求2所述的球传动轮毂减速器，其特征在于：所述输入轴（17）通过第三轴承（5）转动支承于前端盖（6）的安装孔上、通过第四轴承（19）转动支承于空心输出轴（10）的内孔中。
5.如权利要求4所述的球传动轮毂减速器，其特征在于：所述第四轴承（19）的外圈轴向一端通过空心输出轴（10）轴向一端径向延伸的凸起部进行轴向限位，第四轴承（19）的外圈轴向另一端通过空心输出轴（10）内壁设置的内卡簧（14）限位；第四轴承（19）的内圈轴向一端通过设置于输入轴（17）表面卡槽内的外卡簧（16）限位，第四轴承（19）的内圈轴向另一端通过输入轴（17）表面的台阶限位。
6.如权利要求2所述的球传动轮毂减速器，其特征在于：所述壳体（1）外侧设置连接孔，以连接外接件。
7.如权利要求2所述的球传动轮毂减速器，其特征在于：所述空心输出轴（10）轴向外端设置的沉孔台阶与电机固定盘（20）端面的轴向延伸部相配合，且空心输出轴（10）通过紧定螺钉与电机固定盘（20）紧固连接。
技术总结