CN100347465C

CN100347465C - 外啮合行星齿轮传动万向减速/增速机构

Info

Publication number: CN100347465C
Application number: CNB2004100246192A
Authority: CN
Inventors: 陈辛波; 李晏
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2024-05-25
Also published as: CN1584365A

Abstract

一种外啮合行星齿轮传动万向减速/增速机构。包括轴线a的转轴、转臂、用圆柱副(轴线c)与转臂联接的第一连接轴、轴线d的行星齿轮、与行星齿轮构成移动副的第二连接轴、轴线e的惰轮、轴线b的中心齿轮、行星架、与中心齿轮共轴线固联的中心轮转轴、中心轮轴承座。行星架绕a定轴旋转，行星齿轮和惰轮分别以回转副支承于行星架，轴线c平行a，轴线d平行e平行b，d对b之偏距等于c对a的偏距。惰轮与行星齿轮和中心齿轮啮合；两连接轴之间用回转副联接，其轴线与c和d的公垂线重合，且c、d的间距等于a、b的间距。本发明突破现有减速器只能传递两固定轴间运动局限，用于不同轴交角的相交轴或交错轴的联接与减速或增速传动。

Description

外啮合行星齿轮传动万向减速/增速机构

技术领域

本发明涉及一种新型传动机构，特别是综合利用外啮合行星齿轮和万向联轴器传动原理而发明的一种能作万向减速或逆向增速的新型传动机构。

背景技术

减速器是常用的机械传动装置，其传动机构种类也很多。但现有的各种减速器产品都只能提供相对位置固定的输入输出轴间减速传动。比如，圆柱齿轮机构一般提供相对位置固定的两平行轴间的传动变换；普通直齿圆锥齿轮机构可用于相对位置固定的两相交轴间的传动变换；蜗杆机构或螺旋齿轮机构一般用于相对位置固定的两垂直交错轴间的传动。现有的减速器产品中，只用一种减速器一般难于实现相交轴或交错轴取不同轴交角时的减速传动。当生产实际要求机械传动系统实现空间任意相交或任意交错轴间的传动时，一般需组合各种不同类型的传动机构，有时还需专门串联万向联轴器机构(如汽车传动中的万向联轴器和传动轴)。这样，往往会使机械系统的传动轴增多、轴间联接关系繁杂。

发明内容

本发明的目的是：提出一种具有万向减速或逆向增速传动功能的新型行星齿轮传动机构，它能够适应不同轴交角的两相交轴或两交错轴间的减速或逆向增速传动，且传动中输入输出轴之间的轴交角即使发生变动也不影响两轴间的传动关系。

本发明的技术方案是：

如图1所示，本发明由转轴、与转轴固联的转臂、第一连接轴、第二连接轴、行星齿轮、惰轮、中心齿轮、行星架、中心轮转轴、中心轮轴承座、轴承座构成。转轴支承于轴承座，绕轴线a旋转；中心轮转轴支承于中心轴轴承座，绕轴线b旋转；第一连接轴用轴线为c、轴线c平行轴线a的圆柱副与转臂相联接；行星架可绕轴线b定轴旋转；行星齿轮通过轴线为d、轴线d平行轴线b的回转副与行星架铰接，并用方向与轴线d平行的移动副与连接轴联接；中心齿轮与中心轮转轴共轴线固联；惰轮通过轴线为e、轴线e平行轴线b的回转副与行星架铰接，并同时与行星齿轮和中心齿轮相啮合，其轴线位置可任意布置。为了缩减行星齿轮和中心齿轮的中心距，可使惰轮与行星齿轮和中心齿轮的中心位置按三角形布置。第二连接轴用回转副与第一连接轴联接，其轴线与轴线c、d的公垂线一致。行星齿轮的轴线d和中心轮转轴的轴线b之偏距等于第一连接轴圆柱副轴线c与转轴轴线a之偏距r。轴线c、d沿其公垂线方向的交错间距等于轴线a、b沿其公垂线S方向的交错间距h，轴线c、d在以其公垂线为法线的平面中的轴交角应与轴线a、b在以其公垂线S为法线的平面中的轴交角2δ相等。

设行星齿轮、惰轮和中心齿轮的齿数分别为Z₂、齿数Z₀和齿数Z₁，则从转轴到中心轮转轴即中心齿轮的传动比(减速比)为：Z₁/(Z₁-Z₂)；反之，从中心轮转轴即中心齿轮到转轴的传动比(增速比)为：(Z₁-Z₂)/Z₁。可见，传动比与偏距r、轴交角2δ和交错间距h无关。因此，本发明适用于不同轴交角的相交轴或交错轴联接和减速或逆向增速传动。

当h≠0时，机构可传递轴交角2δ≠180°的两交错轴间减速或逆向增速运动；

当h＝0时，机构可传递轴交角2δ≠180°的两相交轴间减速或逆向增速运动。此时，作为本发明的一种机构变形还可用球铰取代联接第一连接轴和第二连接轴的回转副，其机构传动比特性与采用回转副联接时相同。

本发明的有益效果是：

本发明突破了现有减速器产品只能实现两固定轴间传动变换的局限，能够适应不同轴交角的两相交轴或两交错轴间的减速或逆向增速传动，且传动中输入输出转轴之间轴交角即使发生变动也不影响两轴间的传动关系。采用本发明机构原理的新型减速器或增速器产品，不必增加任何中间传动轴，就能直接联接轴交角在一定范围内变动的两任意相交轴或轴间交错间距在一定范围内的两任意交错轴，并作减速或逆向增速传动。

附图说明

图1是本发明的机构原理图。

图2是本发明的结构示意图。

附图中标号说明：

1-转轴； 2-转臂；

3-第一连接轴； 4-第二连接轴；

5-行星齿轮； 6-惰轮；

7-中心齿轮； 8-行星架；

9-中心轮转轴； 10-中心轮轴承座；

11-轴承座。

具体实施方式

下面结合图1对本发明作进一步的描述。

请参阅附图1所示。转轴1支承于轴承座11，可绕轴线a旋转；中心轮转轴9支承于中心轮轴承座10，可绕轴线b旋转，轴线a与b的相对位置关系一般可取任意的空间交错状态。设a、b的公垂线方向为S，则通常可用轴交角2δ和交错间距h来表征二者的相对位置关系。其中，轴交角2δ表示在以公垂线S为法线的平面中两交错轴线的夹角，交错间距h表示沿公垂线S方向两交错轴线间的最短距离。当h≠0，2δ≠180°时，两交错轴处于一般空间交错状态；当h＝0，2δ≠180°时，两轴处于轴线交于一点的相交状态；当h＝0，2δ＝90°时，两轴垂直正交。

转轴1上固联有转臂2(或制作成一体化结构)；第一连接轴3用轴线平行于轴线a的圆柱副(轴线c)与转臂2联接，相对于转臂2，它既能沿轴线c移动，又能绕轴线c转动；中心轮转轴9上共轴线固联有中心齿轮7(齿数Z₁)，行星架8可绕轴线b定轴旋转；行星齿轮5(齿数Z₂，轴线d，d//b)和惰轮6(齿数Z₀，轴线e，e//b)分别以回转副支承于行星架8；惰轮6同时与行星齿轮5和中心齿轮7啮合，轴线位置可任意布置；第二连接轴4与行星齿轮5之间，沿轴线d方向构成移动副联接，比如，可在行星齿轮5上制出内花键孔、在第二连接轴4上制出外花键，二者接合即构成只作相对滑动的花键副联接；第一连接轴3、第二连接轴4之间用回转副联接，其轴线与第一连接轴3圆柱副轴线c和行星齿轮轴线d的公垂线重合，且轴线c、d沿其公垂线方向的交错间距应等于轴线a、b沿其公垂线S方向的交错间距h，轴线c、d在以其公垂线为法线的平面中的轴交角应与轴线a、b在以其公垂线S为法线的平面中的轴交角2δ相等，轴线d相对于b之偏距应等于轴线c相对于轴线a的偏距r。

从转轴1到中心轮转轴9即中心齿轮7的传动比(减速比)为：Z₁/(Z₁-Z₂)；反之，从中心轮转轴9即中心齿轮7到转轴1的传动比(增速比)为：(Z₁-Z₂)/Z₁。当Z₁＞Z₂时，传动比为正值，表明输入与输出转轴转向相同；当Z₁＜Z₂时，传动比为负值，表明输入与输出转轴转向相反。

无论如何，机构传动比均与偏距r、轴交角2δ和交错间距h无关。因此，本发明机构适用于不同轴交角的相交轴或交错轴联接和减速或增速传动。

当h≠0时，机构可传递轴交角2δ≠180°的两交错轴间减速或增速运动；

当h＝0时，机构可传递轴交角2δ≠180°的两相交轴间减速或增速运动。此时，作为本发明的一种机构变形，可用球铰取代联接第一连接轴3和第二连接轴4的回转副，而机构传动比特性不变。

为了提高机构承载能力和传力均衡性，可在上述转臂2和行星架8之间，沿图1中A向视图所示半径等于连接轴偏距r的圆周g，均布联接几组由上述第一连接轴3、第二连接轴4和行星齿轮5、惰轮6构成的相同传动杆系(一般可取3-4组)，机构传动比关系不变，并缩减行星齿轮5和中心齿轮7的中心距r。

实施例

本发明机构传动比计算示例如下：

(1)Z₁＝20，Z₂＝19，h＝0，则得到一种减速比为20的相交轴万向少齿差减速器机构，可用于轴交角2δ≠180°的相交轴间同向减速传动；

(2)Z₁＝20，Z₂＝21，h＝0，则得到一种减速比为-20的相交轴万向少齿差减速器机构，可用于轴交角2δ≠180°的相交轴间

反向减速传动；

(3)Z₁＝20，Z₂＝16，h＝0，则得到一种减速比为5的相交轴万向减速器或逆向增速传动机构，可用于轴交角2δ≠180°的相交轴间同向减速或逆向增速传动；

(4)Z₁＝20，Z₂＝24，h＝0，则得到一种减速比为-5的相交轴万向减速器或逆向增速传动机构，可用于轴交角2δ≠180°的相交轴间反向减速或逆向增速传动；

(5)Z₁＝20，Z₂＝19，h＝10mm，则得到一种减速比为20的交错轴万向少齿差减速器机构，可用于交错间距h＝10mm、轴交角2δ≠180°的两交错轴间同向减速传动；

(6)Z₁＝20，Z₂＝21，h＝10mm，则得到一种减速比为-20的交错轴万向少齿差减速器机构，可用于交错间距h＝10mm、轴交角2δ≠180°的两交错轴间反向减速传动；

(7)Z₁＝20，Z₂＝16，h＝10mm，则得到一种减速比为5的交错轴万向减速器或逆向增速传动机构，可用于交错间距h＝10mm、轴交角2δ≠180°的两交错轴间同向减速或逆向增速传动；

(8)Z₁＝20，Z₂＝24，h＝10mm，则得到一种减速比为-5的交错轴万向减速器或逆向增速传动机构，可用于交错间距h＝10mm、轴交角2δ≠180°的两交错轴间反向减速或逆向增速传动。

图2所示为均布了4组上述传动杆系的实施例结构示意图。

Claims

1、一种外啮合行星齿轮传动万向减速/增速机构，其特征在于：

由转轴(1)、与转轴(1)固联的转臂(2)、第一连接轴(3)、第二连接轴(4)、行星齿轮(5)、惰轮(6)、中心齿轮(7)、行星架(8)、中心轮转轴(9)、中心轮轴承座(10)和轴承座(11)构成，转轴(1)支承于轴承座(11)，绕轴线a旋转；中心轮转轴(9)支承于中心轮轴承座(10)，绕轴线b旋转；第一连接轴(3)用轴线为c、轴线c平行轴线a的圆柱副与转臂(2)相联接；行星架(8)可绕轴线b定轴旋转；行星齿轮(5)通过轴线为d、轴线d平行轴线b的回转副与行星架(8)铰接，并用方向与轴线d平行的移动副与第二连接轴(4)联接；中心齿轮(7)与中心轮转轴(9)共轴线固联；惰轮(6)通过轴线为e、轴线e平行轴线b的回转副与行星架(8)铰接，并同时与行星齿轮(5)和中心齿轮(7)相啮合，其轴线位置可任意布置；第二连接轴(4)用回转副与第一连接轴(3)联接，其轴线与轴线c、d的公垂线一致；行星齿轮(5)的轴线d和中心轮转轴(9)的轴线b之偏距r等于第一连接轴(3)圆柱副轴线c与转轴(1)轴线a之偏距r；轴线c、d沿其公垂线方向的交错间距h等于轴线a、b沿其公垂线S方向的交错间距h，轴线c、d在以其公垂线为法线的平面中的轴交角应与轴线a、b在以其公垂线S为法线的平面中的轴交角2δ相等。

2、根据权利要求1所述的外啮合行星齿轮传动万向减速/增速机构，其特征在于：

当h＝0时，机构可传递轴交角2δ≠180°的两相交轴间减速或增速运动，或可用球铰取代联接第一连接轴(3)和第二连接轴(4)的回转副，其机构传动比特性与采用回转副联接时相同。

3、根据权利要求1所述的外啮合行星齿轮传动万向减速/增速机构，其特征在于：

可在转臂(2)和行星架(8)之间，沿半径等于偏距r的圆周g，均布联接几组由第一连接轴(3)、第二连接轴(4)和行星齿轮(5)、惰轮(6)构成的相同传动杆系。

4、根据权利要求1所述的外啮合行星齿轮传动万向减速/增速机构，其特征在于：转轴(1)与转臂(2)可制作成一体化结构；中心齿轮(7)与中心轴转轴(9)可制作成齿轮与轴一体化结构。