1、行星齒輪傳動及 行星齒輪減速器,引言：,機器人設(shè)計時要求其驅(qū)動裝置及其傳動裝置質(zhì)量輕，并具有較大的功率質(zhì)量比。為此機器人所使用的傳動機構(gòu)要求質(zhì)量輕且輸出功率大。 行星齒輪傳動是一種具有動軸線的齒輪傳動，可用于減速、增速和差動裝置。行星齒輪傳動和圓柱齒輪傳動相比具有質(zhì)量輕、體積小、傳動比大、效率高等優(yōu)點。缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求較高。,一、周轉(zhuǎn)輪系的組成,1定義：,周轉(zhuǎn)輪系： 輪系中如果至少有一個齒輪的軸線繞另一個齒輪的軸線轉(zhuǎn)動，這個輪系則為周轉(zhuǎn)輪系。 行星輪： 既繞自身軸線旋轉(zhuǎn)又繞公共軸線旋轉(zhuǎn)的齒輪稱為行星輪。 中心輪K： 齒輪的中心線固定并與主軸線重合，且與行星齒輪相嚙合的齒輪稱為中心輪。

2、行星架H（系桿）： 支承行星輪的構(gòu)件稱為行星架或系桿。,周轉(zhuǎn)輪系圖例：,主要構(gòu)成： 1、3中心輪 2行星輪 H系桿,a）中心輪均不固定差動輪系,b）一個中心輪固定行星輪系,2周轉(zhuǎn)輪系的構(gòu)成：,周轉(zhuǎn)輪系由行星輪、中心輪K、行星架H和機架構(gòu)成。周轉(zhuǎn)輪系中凡是軸線與主軸軸線重合，并承受外力矩的構(gòu)件稱為基本構(gòu)件。如：中心輪、系桿等。,二、周轉(zhuǎn)輪系的分類,1按周轉(zhuǎn)輪系的自由度分：,差動輪系： 若周轉(zhuǎn)輪系的自由度為2，則稱其為差動輪系。亦即該輪系有兩個獨立運動的主動件。 行星輪系： 若周轉(zhuǎn)輪系的自由度為1，則為行星輪系。這種輪系只有一個獨立運動的主動件。 附：機構(gòu)的自由度： 指機構(gòu)中各構(gòu)件相對于機架所具有

3、的獨立運動的數(shù)目。,2按基本構(gòu)件的組成分：,2K-H型周轉(zhuǎn)輪系： 輪系中有兩個中心輪。 3K型周轉(zhuǎn)輪系： 輪系中有三個中心輪，行星架只是起支承行星輪的作用。 K-H-V行星輪系： 輪系中只有一個中心輪，其運動是通過等角速機構(gòu)由V軸輸出。,周轉(zhuǎn)輪系分類圖例(1)：,2K-H型周轉(zhuǎn)輪系,周轉(zhuǎn)輪系分類圖例(2)：,3K型行星輪,K-H-V型行星輪,三、周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算,1定軸輪系傳動比的計算：,所有齒輪中心線是固定的。,運動輸入,運動輸出,2周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算基本思想：,由于周轉(zhuǎn)輪系中有行星輪，故其傳動比不能直接用定軸輪系傳動比的公式進行計算。但是如果把輪系中的行星架相對固定，即將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為

4、定軸輪系，就可以借助該轉(zhuǎn)化機構(gòu)按定軸輪系的傳動比公式進行周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算。這種方法稱為反轉(zhuǎn)法或機構(gòu)轉(zhuǎn)化法。,3周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算公式推導(dǎo)（1）：,如圖所示的周轉(zhuǎn)輪系中，各構(gòu)件在原機構(gòu)和轉(zhuǎn)化機構(gòu)中的角速度如下表所示： 構(gòu)件 周轉(zhuǎn)輪系中角速度 轉(zhuǎn)化輪系中角速度 1 1 1H=1-H 2 2 2H=2-H 3 3 3H=3-H H H HH=H-H=0,轉(zhuǎn)化輪系公式推導(dǎo)圖例：,3周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算公式推導(dǎo)（2）：,轉(zhuǎn)化輪系傳動比的計算公式為：,3使用轉(zhuǎn)化輪系傳動比公式注意事項：,只適合于轉(zhuǎn)化輪系中首末兩輪軸線平行的情況。 表達式齒數(shù)比前的正負號表示的含義是：“+”表示轉(zhuǎn)化輪系中首末兩輪轉(zhuǎn)向相同，

5、“-”表示首末兩輪轉(zhuǎn)向相反。它影響著各構(gòu)件角速度之間的數(shù)量關(guān)系。 式中各角速度均表示代數(shù)值。計算時要帶符號運算。,示例：,如圖所示輪系中，已知z1=100，z2=101，z3=100，z4=99，求iH1,示例解答（1）：,從圖中可以看出，只有一個獨立的主運動中心輪，因而是行星輪系。且n4=0。 運用轉(zhuǎn)化機構(gòu)公式進行計算： 有：,示例解答（2）：,四、行星輪系中各輪齒數(shù)的確定,設(shè)計行星輪系時，行星輪系中各輪齒數(shù)的選配要滿足以下四個條件：,1滿足傳動比條件：,因為輪系中有： i1H=1+z3/z1 z3/z1=i1H-1,2滿足同心條件：,要保證兩個中心輪與行星架的回轉(zhuǎn)軸線重合。 d1=mz1，

6、d2=mz2， d3=mz3 且 d3/2=d2+d1/2 z3=z1+2z2,3滿足安裝條件：,為了平衡輪系中的離心慣性力，減少行星架的支承反力，減輕輪齒上的載荷，一般采用多個行星輪均布在兩個中心輪之間。因此行星輪的數(shù)目與各輪齒數(shù)之間必須滿足一定的關(guān)系。即： 式中的k為行星輪的個數(shù)，N為整數(shù)。含義是兩個中心輪的齒數(shù)和應(yīng)為行星輪個數(shù)的整數(shù)倍。,滿足安裝條件圖例：,4滿足鄰接條件：,多個行星輪裝入兩個中心輪之間，應(yīng)保證相鄰兩行星輪之間不發(fā)生干涉。應(yīng)滿足： （z1+z2）sin（180/k）z2+2ha,五、太陽輪、行星輪、行星架常見結(jié)構(gòu),1太陽輪結(jié)構(gòu)：,當太陽輪不浮動時，可簡支安裝或懸臂安裝,2

7、行星輪結(jié)構(gòu)：,中、低速行星齒輪傳動：常用的行星輪結(jié)構(gòu)如圖。常采用滾動軸承支承。 當傳動比較大，行星輪的直徑較大時：軸承可安裝在行星輪孔內(nèi)。這樣可以減小傳動的軸向尺寸，并使裝配結(jié)構(gòu)簡化。在行星孔內(nèi)裝兩個軸承時，應(yīng)盡量使軸承之間的距離增大。 當行星輪內(nèi)裝軸承的尺寸不夠時：可將軸承裝在行星架上。 高速重載的行星傳動：可采用滑動軸承。,行星輪圖例（1）：,行星輪圖例（2）：,行星輪圖例（3）：,行星輪圖例（4）：,3行星架結(jié)構(gòu)：,分為雙臂整體式、雙臂分離式和單臂式三種結(jié)構(gòu)。,行星架結(jié)構(gòu)圖例（1）：,雙臂整體式行星架,結(jié)構(gòu)剛性較好，行星輪的軸承一般安裝在行星輪內(nèi)。,行星架結(jié)構(gòu)圖例（2）：,雙臂分開式行星架,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛性較差。當傳動比較小時，行星輪軸承安裝在行星架上。裝配較方便。,行星架結(jié)構(gòu)圖例（3）：,焊接結(jié)構(gòu)行星架,用于單件生產(chǎn)的情形