CN102003499B - 行星齿轮传动机构 - Google Patents

Abstract

一种行星齿轮传动机构，其包括与输入轴一体旋转的输入锥齿轮、至少一个与输入锥齿轮啮合的行星锥齿轮、由该至少一个行星锥齿轮的公转运动带动的输出齿轮以及与至少一个行星锥齿轮啮合且固定设置的固定锥齿轮，输入锥齿轮及固定锥齿轮分别设置于输出齿轮的轴向两侧。输出齿轮的轴中心及固定锥齿轮的轴中心转动地套设于输入轴上，输出齿轮开设有沿轴向贯穿的安装孔，轴承组件包括轴承、轴承座及轴承盖，该轴承套接于行星锥齿轮的轮轴两端，并嵌设于轴承座内，轴承盖盖设于轴承上并固定装设于轴承座上，至少一个行星锥齿轮的自转中心线与输出齿轮的回转中心线正交。上述行星齿轮传动机构具有结构紧凑及刚性较佳的优点。

Description

行星齿轮传动机构

技术领域

本发明涉及一种齿轮传动机构，尤其涉及一种行星齿轮传动机构。

背景技术

行星齿轮传动机构一般包括一个中心齿轮、一个固定齿轮、多个行星齿轮以及连接中心齿轮与行星齿轮的行星架。固定齿轮设有内齿圈，行星齿轮同时与中心齿轮及固定齿轮的内齿圈相啮合。中心齿轮回转时带动行星齿轮转动。由于内齿圈固定不动，行星齿轮在行星架上既作自转运动又作绕中心齿轮轴线的公转运动，并带动行星架作输出运动。采用同样的结构进行级联组和还可形成二级、三级或者更多传动级的传动系统，以满足传动比的要求。采用行星齿轮传动机构可使用行星齿轮进行功率分流，从而有效地提高其承载能力。然而，现有的采用圆柱齿轮的行星齿轮传动机构，其总体的径向尺寸较大，在对径向尺寸要求苛刻的装置，如管道机器人中的应用受到限制。另外，现有的采用锥齿轮的行星齿轮传动机构其轴向尺寸也较大，刚性不佳，降低了传动的稳定性。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种结构紧凑且刚性较佳的行星齿轮传动机构。

一种行星齿轮传动机构，其包括输入轴、与该输入轴一体旋转的输入锥齿轮、至少一个与该输入锥齿轮啮合的行星锥齿轮、由该至少一个行星锥齿轮的公转运动带动的输出齿轮以及与该至少一个行星锥齿轮啮合且固定设置的固定锥齿轮，该输入锥齿轮及固定锥齿轮分别设置于该输出齿轮的轴向两侧。该输出齿轮的轴中心及该固定锥齿轮的轴中心转动地套设于该输入轴上，该输出齿轮开设有沿轴向贯穿的安装孔，该安装孔内装设有轴承组件，该轴承组件包括轴承、开设于该安装孔两侧的轴承座以及与该轴承座相配合的轴承盖，该轴承套接于该行星锥齿轮的轮轴两端，并嵌设于该轴承座内，该轴承盖盖设于该轴承上并固定装设于该轴承座上，以使该至少一个行星锥齿轮穿设该安装孔并与该输出齿轮转动连接，且该至少一个行星锥齿轮的自转中心线与该输出齿轮的回转中心线正交。

上述行星齿轮传动机构采用锥齿轮作为输入齿轮，并在输出齿轮上开设轴向安装孔以供行星锥齿轮穿设，即行星锥齿轮以嵌设的方式与输出齿轮转动连接，从而行星齿轮传动机构在轴向及径向的尺寸均较小，使得其结构较为紧凑，传动机构的刚性及传动的平稳性可得以提高。

附图说明

图1是本发明实施方式的行星齿轮传动机构的立体组装图。

图2是图1所示行星齿轮传动机构的输出齿轮与行星锥齿轮的连接结构分解图。

图3是将图1所示的行星齿轮传动机构形成二级传动机构的结构示意图。

图4是根据图3所示结构形成的二级传动机构的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例方式对本发明的行星齿轮传动机构作进一步的详细说明。

请参见图1，本发明实施例方式的行星齿轮传动机构100包括输入轴11、与输入轴11一体旋转的输入锥齿轮12、与输入锥齿轮12啮合的行星锥齿轮13、输出齿轮14以及与行星锥齿轮13啮合且固定设置的固定锥齿轮15以及与输出齿轮14及固定锥齿轮15连接的支撑轴16。输入锥齿轮12及固定锥齿轮15相同且分别设置于输出齿轮14的轴向两侧。

请同时参见图2，输出齿轮14开设有沿轴向贯穿的安装孔141。行星锥齿轮13穿设安装孔141并与输出齿轮14转动连接，且行星锥齿轮13的自转中心线a与输出齿轮14的回转中心线b正交。

输出齿轮14的安装孔141内装设有用于支承行星锥齿轮13的轴承组件17。轴承组件17包括开设于输出齿轮14的安装孔141两侧的轴承座171以及与轴承座171相配合以形成容置轴承172空间的轴承盖173。组装时，可先将轴承172套接于行星锥齿轮13的轮轴两端，然后将轴承172嵌设于轴承座171内，再将轴承盖173与轴承座171相配合，并通过锁固件174将轴承盖173与输出齿轮14固定连接。

上述输入锥齿轮12、行星锥齿轮13、输出齿轮14及固定锥齿轮15构成行星传动系统。其传动过程为：输入轴11驱动输入锥齿轮12转动，输入锥齿轮12带动行星锥齿轮13运动，在固定锥齿轮15的约束下，行星锥齿轮13绕自身轴线自转的同时绕输入锥齿轮12的回转轴线作公转运动，行星锥齿轮13在公转运动时带动输出齿轮14转动。因行星锥齿轮13以嵌设的方式与输出齿轮14连接，行星齿轮传动机构100在轴向及径向的尺寸均较小，结构较为紧凑，减小了体积并节约了安装的空间，还可提高传动系统的刚性及传动的平稳性。

具体在本实施方式中，行星锥齿轮13的数量及之对应的安装孔141的数量均为四个，且沿输出齿轮14的周向等间隔设置，即相邻两行星锥齿轮13的轴线正交。该四个行星锥齿轮13可共同分担输入功率，从而有效地提高行星齿轮传动机构100的承载能力以及传动的平稳性。输出齿轮14的类型可根据实际需要进行选择，本实施方式的输出齿轮14为锥齿轮，从而可利用相似的行星齿轮传动结构组合形成多级传动系统。可以理解，输出齿轮14亦可以为圆柱齿轮或其他类型的输出结构，以使行星齿轮传动机构100可与其他类型的传动机构进行级联组合。

以下介绍行星齿轮传动机构100的传动特性，设输入锥齿轮12、行星齿轮锥齿轮13、及固定锥齿轮15的齿数分别为Z₁、Z₂及Z₃，输入锥齿轮12、固定锥齿轮15、输出齿轮14的角速度分别为ω₁、ω₃及ω_H，输入锥齿轮12相对输出齿轮14的角速度为，固定锥齿轮15相对于输出齿轮14的角速度为

，传动比

根据以下关系得到：

$i_{13}^H=\frac{{\mathrm{\ω}}_1^H}{{\∞}_3^H}=\frac{{\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_H}{{\mathrm{\ω}}_3-{\mathrm{\ω}}_H}=\frac{{\mathrm{\ω}}_1-{\mathrm{\ω}}_H}{0-{\mathrm{\ω}}_H}=-\frac{{\mathrm{\ω}}_1}{{\mathrm{\ω}}_H}+1=-\frac{Z_3*Z_2}{Z_2*Z_1}=-1---\left(1\right)$

因输入锥齿轮12与固定锥齿轮15齿数相等，从而将（1）进行变换得到，

$\frac{{\mathrm{\ω}}_1}{{\mathrm{\ω}}_H}=2$

因此，行星齿轮传动机构100的一级传动减速比为2，当将其进行组合形成多级传动机构时，设传动的级数为n，则总的传动比为2n。以下以二级传动为例对具有多级传动机构的行星齿轮传动机构的构造进行说明。

请同时参见图3及图4，本发明实施方式的行星齿轮传动机构100还可进一步包括第二级传动装置20。第二级传动装置20包括与输出齿轮14啮合的第二行星锥齿轮22、由第二行星锥齿轮22在公转运动时带动的第二输出齿轮24以及与第二行星锥齿轮22啮合且固定设置的第二固定锥齿轮25。第二输出齿轮24与输出齿轮14结构相似。第二输出齿轮24开设有沿轴向贯穿的安装孔241，第二行星锥齿轮22穿设安装孔241并与第二输出齿轮24转动连接，且第二行星锥齿轮22的自转中心线与第二输出齿轮24的回转中心线正交。采用第二级传动装置20后，行星齿轮传动机构100在轴向及径向的尺寸增加较小，有助于使结构保持紧凑，以减小体积并保证良好的刚性。

可以理解，可根据具体的传动要求选择相应的传动级数。行星齿轮传动机构100也可以与其他形式的传动机构进行级联组合以满足不同的传动要求。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (4)

1.一种行星齿轮传动机构，其包括输入轴、与该输入轴一体旋转的输入锥齿轮、至少一个与该输入锥齿轮啮合的行星锥齿轮、由该至少一个行星锥齿轮的公转运动带动的输出齿轮以及与该至少一个行星锥齿轮啮合且固定设置的固定锥齿轮，该输入锥齿轮及固定锥齿轮分别设置于该输出齿轮的轴向两侧，其特征在于：该输出齿轮的轴中心及该固定锥齿轮的轴中心转动地套设于该输入轴上，该输出齿轮开设有沿轴向贯穿的安装孔，该安装孔内装设有轴承组件，该轴承组件包括轴承、开设于该安装孔两侧的轴承座以及与该轴承座相配合的轴承盖，该轴承套接于该行星锥齿轮的轮轴两端，并嵌设于该轴承座内，该轴承盖盖设于该轴承上并固定装设于该轴承座上，以使该至少一个行星锥齿轮穿设该安装孔并与该输出齿轮转动连接，且该至少一个行星锥齿轮的自转中心线与该输出齿轮的回转中心线正交。

2.如权利要求1所述的行星齿轮传动机构，其特征在于：该输出齿轮为锥齿轮。

3.如权利要求2所述的行星齿轮传动机构，其特征在于：该行星齿轮传动机构还包括第二级传动装置，该第二级传动装置包括与该输出齿轮啮合的第二行星锥齿轮、由该第二行星锥齿轮的公转运动带动的第二输出齿轮以及与该第二行星锥齿轮啮合且固定设置的第二固定锥齿轮，该第二输出齿轮开设有沿轴向贯穿的安装孔，该第二行星锥齿轮穿设该安装孔并与该第二输出齿轮转动连接，且该第二行星锥齿轮的自转中心线与该第二输出齿轮的回转中心线正交。

4.如权利要求1所述的行星齿轮传动机构，其特征在于：行星锥齿轮及与之相应的安装孔均为四个，且四个安装孔沿输出齿轮的周向等间隔设置，每个行星锥齿轮穿设一个安装孔并与该输出齿轮转动连接。

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