CN104896027B - 一种行星变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行星变速器，包括太阳轮和内齿圈，还包括位于所述太阳轮与所述内齿圈之间的至少一路用于提前变速传动的变速轮；每路所述变速轮由至少一组位于同一所述内齿圈以内传递转动的小齿轮和大齿轮组合而成，所述大齿轮和所述小齿轮同轴同向转动，并且所述小齿轮的直径小于所述大齿轮的直径；所述太阳轮与所述大齿轮啮合，所述小齿轮与所述内齿圈啮合；全部所述变速轮都安装在行星架上。本发明所提供的行星变速器有效的增加了所述太阳轮与输出轴之间的传动比，而且，所述变速轮的大齿轮和小齿轮均为外齿，相比于内齿而言，外齿的齿形和加工精度远高于内齿，而且加工费用低，使用噪音小，传递功率损失小，使用寿命大大延长。

Description

一种行星变速器

技术领域

本发明涉及变速设备领域，特别是涉及一种行星变速器。

背景技术

在减速机家族中，行星减速机以其体积小，传动效率高，减速范围广，精度高等诸多优点，而被广泛应用于伺服电机、步进电机、直流电机等传动系统中。

如图1和图2所示，现有技术中的行星减速机包括太阳轮1、过渡轮2、内齿圈3、前盖4和后盖5，过渡轮2分别与太阳轮1和内齿圈3啮合，用于将太阳轮1的转动传递给内齿圈3，过渡轮2安装在行星架6上，行星架6与输出轴为一体结构。当电机带动太阳轮1旋转时，太阳轮1带动过渡轮2沿轴反方向旋转，由于内齿圈3固定不转，过渡轮2自转的同时在内齿圈3上周转，带动行星架6和输出轴一起反方向旋转，单级减速器具有一个内齿圈3和一个行星架6。

由于具有单级内齿圈3的一级行星齿减速器的减速比一般在1:1.5-3，当一级行星齿减速器无法满足需要的减速比时，一般采用二级行星减速器，如图3所示，将一级行星减速器的输出轴变成二级减速齿的输入轴，再组装另一个稍大的单级减速器，便形成一个二级减速器，二级减速器具有两个内齿圈3和两个行星架6，三级和三级以上以此内推。

现有技术中的行星齿减速机具有如下缺点：

1、单级内齿圈3减速比很低，很难达到1:5，当需要的减速比稍大时，便需要多级内齿圈3才能达到减速要求；

2、内齿圈3的加工难度大，齿形和精度较差，同等条件下，内齿的精度较外齿精度低，而且内齿的加工费用较高；

3、现有技术中的行星减速器由于一级、二级内齿圈3、过渡轮均参与了高转速运动，导致运行噪音大，难以低于70分贝；

4、现有技术中的行星减速器的寿命较短；

5、现有技术中的行星减速器由于结构特点，体积大且笨重。

6、现术中的行星减速齿在输入轴沿顺时针方向旋转时，无论多少级内齿圈3变速，输出轴始终与输入轴同向旋转。

因此，如何在提高行星减速器的减速比的同时，减小体积和重量，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种行星变速器，该行星变速器的减速比明显提高，承受负载明显提高，噪音大幅度下降，减小体积和重量，明显节约能源。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种行星变速器，包括太阳轮和内齿圈，还包括位于所述太阳轮与所述内齿圈之间的至少一路用于提前变速传动的变速轮；每路所述变速轮由至少一组同轴同向转动的大齿轮和小齿轮组合而成，所述小齿轮的直径小于所述大齿轮的直径；所述大齿轮与所述太阳轮啮合，所述小齿轮与所述内齿圈啮合；全部所述变速轮都安装在行星架上。

优选的，每路所述变速轮均包括第一变速轮和第二变速轮，所述第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮和二级变速小齿轮，所述第二变速轮同轴同向转动的包括二级变速大齿轮和三级变速小齿轮，所述一级变速大齿轮与所述太阳轮啮合，所述二级变速小齿轮与所述二级变速大齿轮啮合，所述三级变速小齿轮与所述内齿圈啮合。

优选的，所述三级变速小齿轮与所述内齿圈之间还设有过渡轮，所述过渡轮安装在行星架上。

优选的，所述变速轮的传动路数为至少两路，每路所述变速轮靠近所述太阳轮一侧的大齿轮均与所述太阳轮啮合，每路所述变速轮靠近所述内齿圈一侧的小齿轮分别与所述内齿圈啮合。

优选的，每路所述变速轮靠近所述内齿圈一侧的小齿轮与所述内齿圈之间分别设有一个过渡轮，全部所述过渡轮均安装在行星架上。

优选的，还包括前盖和后盖，所述前盖安装在所述行星架靠近电机的一端，所述后盖安装在所述行星架远离所述电机的一端。

本发明所提供的行星变速器，包括太阳轮、内齿圈以及位于所述太阳轮与所述内齿圈之间的至少一路用于提前变速传动的变速轮；每路所述变速轮由至少一组同轴同向转动的大齿轮和小齿轮组合而成，所述小齿轮的直径小于所述大齿轮的直径；所述大齿轮与所述太阳轮啮合，所述小齿轮与所述内齿圈啮合；全部所述变速轮都安装在行星架上。该行星变速器相比于现有技术中的行星减速器增加了所述变速轮进行提前变速，由于所述变速轮由直径不同的大齿轮和小齿轮构成，因此所述太阳轮的旋转在经过所述变速轮的传递之后，使得所述行星架及输出轴的旋转速度明显降低，进而有效了增加了所述太阳轮与所述输出轴之间的减速比，相反的，当反向传动时，所述变速轮的设置可以有效的提高增速比。另外，该行星变速器中的所述变速轮的大齿轮和小齿轮均为外齿，外齿的齿形和加工精度远高于内齿，而且外齿加工费用低，使用噪音小，传递功率损失小，使用寿命大大延长，因此，该行星变速器能够有效地降低噪声，还由于同时并联多组传动，大大缩小体积和减轻重量，起到明显节能。

在一种优选实施方式中，每路所述变速轮均包括第一变速轮和第二变速轮，所述第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮和二级变速小齿轮，所述第二变速轮包括同轴同向转动的二级变速大齿轮和三级变速小齿轮，所述一级变速大齿轮与所述太阳轮啮合，所述二级变速小齿轮与所述二级变速大齿轮啮合，所述三级变速小齿轮与所述内齿圈啮合。在所述太阳轮与所述内齿圈之间设两个相互配合的所述变速轮，使得该行星变速器在一路传动中，可以先在行星架上进行前期提前三级外齿变速，如此设置能够进一步提高该行星变速器的传动比。

附图说明

图1为现有技术中行星减速器的结构示意图；

图2为图1所示行星减速器的A-A刨面结构示意图；

图3为现有技术中二级行星减速器的结构示意图；

图4为本发明所提供的一路二级行星变速器一种具体实施方式的结构示意图；

图5为图4所示行星变速器的A-A刨面结构示意图；

图6为本发明所提供的一路三级行星变速器一种具体实施方式的结构示意图；

图7为图6所示行星变速器的A-A刨面结构示意图；

图8为本发明所提供的二路二级行星变速器一种具体实施方式的结构示意图；

图9为图8所示行星变速器的A-A刨面结构示意图；

图10为本发明所提供的二路三级行星变速器一种具体实施方式的结构示意图；

图11为图10所示行星变速器的A-A刨面结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种行星变速器，该行星变速器的减速比明显提高，体积缩小，重量减轻及传递功率损失小等特点，明显起到节能效果。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图4和图5，图4为本发明所提供的一路二级行星变速器一种具体实施方式的结构示意图，图5为图4所示行星变速器的A-A刨面结构示意图；

在该实施方式中，包括太阳轮101和内齿圈110，还包括位于太阳轮101与内齿圈110之间的至少一路用于提前变速传动的变速轮；每路变速轮由至少一组同轴同向转动的大齿轮102和小齿轮103组合而成，小齿轮103的直径小于大齿轮102的直径；大齿轮102与太阳轮101啮合，小齿轮103与内齿圈110啮合；全部变速轮都安装在行星架上。在使用时，电机带动太阳轮101旋转，进而带动变速轮的直径较大的大齿轮102旋转，完成一级减速；大齿轮102旋转带动小齿轮103旋转，小齿轮103与内齿圈110啮合，由于内齿圈110固定不动，因此小齿轮103沿内齿圈110周转，完成二级减速；由于内齿圈110固定不动，小齿轮103的周转带动行星架和输出轴111旋转，最终完成由输入轴即太阳轮101轮轴到输出轴111的二级减速过程。

这里需要说明的是，小齿轮103与内齿圈110之间可以为直接啮合，也可以为间接啮合，例如，小齿轮103与内齿圈110之间还可以设有其他变速轮，或者过渡轮。另外，变速轮的大齿轮102和小齿轮103可以为一体加工而成，也可以为两个齿轮固定组合而成。

该行星变速器的安装不局限于电机与太阳轮101的轮轴直联，还可以通过皮带轮过渡联接，也可用伞齿轮过渡到太阳轮101的轮轴上，实现电机与太阳轮101的轮轴垂直联接传动。

该行星变速器相比于现有技术中的行星减速器增加了变速轮部件，由于变速轮由直径不同的小齿轮103和大齿轮102构成，因此太阳轮101的旋转在经过变速轮的传递之后，使得行星架及输出轴111的旋转速度明显降低，进而有效了增加了太阳轮101与输出轴111之间的减速比，相反的，当旋转反向传递时，即原本的输出轴111变为输入轴，原本的太阳轮101变为输出轴时，该行星变速器中通过设置变速轮同样可以提高增速比。

本发明所提供的行星变速器可以在行星架上提前一级、二级或多级变速，增大传动比，缩小体积；还可以在行星架上设置多路同时并联传动的变速轮，使负载明显提高，充分利用空间使体积缩小；还可以在双重作用下缩小体积，减轻重量及减小传递功率损失，明显起到节能效果。

请参考图6和图7，图6为本发明所提供的一路三级行星变速器一种具体实施方式的结构示意图，图7为图6所示行星变速器的A-A刨面结构示意图。

为了进一步提高传动比，每路变速轮均包括第一变速轮和第二变速轮，第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮102和二级变速小齿轮103，第二变速轮包括同轴同向转动的二级变速大齿轮104和三级变速小齿轮105，一级变速大齿轮102与太阳轮101啮合，二级变速小齿轮103与二级变速大齿轮104啮合，三级变速小齿轮105与内齿圈110啮合。当电机带动太阳轮101旋转时，太阳轮101先带动一级变速大齿轮102旋转，完成一级减速；一级变速大齿轮102旋转进而带动二级变速小齿轮103旋转，二级变速小齿轮103带动二级变速大齿轮104旋转，完成二级减速；二级变速大齿轮104旋转进一步带动三级变速小齿轮105旋转，三级变速小齿轮105与内齿圈110啮合，由于内齿圈110固定不动，因此三级变速小齿轮105沿内齿圈110周转，完成三级减速；三级变速小齿轮105沿内齿圈110周转带动行星架和输出轴111旋转，完成由电机到输出轴111的减速过程。

当然，为了改变输出轴111与太阳轮101的旋转方向，在三级变速小齿轮105与内齿圈110之间还设有过渡轮109(过渡轮109同样为外齿轮)，三级变速小齿轮105旋转带动过渡轮109旋转，过渡轮109进而带动行星架和输出轴111旋转，完成从电机到太阳轮101再到输出轴111的减速过程。本实施例中所提供的行星变速器可以没有过渡轮109，过渡轮109的设置仅仅是为了改变输出轴111的输出方向。

上述设置，通过在太阳轮101与过渡轮109之间设置两个变速轮，使得该行星变速器在一路传动中，可以先在行星架上进行前期提前二级外齿减速，加上三级变速小齿轮105与内齿圈110的减速过程，共有三级减速。如此设置，能够进一步提高该行星变速器的减速比，星架上还可实现更多级外齿提前减速。同样，当反方向传动时，该行星变速器可以有效的提高增速比。

另外，由于现有技术中的多级减速是通过多个太阳轮加内齿圈的组合实现的，因此现有技术中需要依靠多次内齿与外齿的配合传动实现减速，然而，本实施例中所提供的行星变速器中的变速轮大齿轮和小齿轮以及过渡轮的轮齿均为外齿，在需要多级变速时，只需增加变速轮的个数即可，传动依然为外齿与外齿之间的传动，相比于内齿而言，外齿的齿形和加工精度远高于内齿，而且加工费用低，使用噪音小，传递功率损失小，使用寿命大大延长。

二级变速小齿轮103与内齿圈110之间还可以设有第三变速轮，第三变速轮包括三级变速大齿轮和四级变速小齿轮，三级变速大齿轮与三级变速小齿轮105啮合，四级变速小齿轮与内齿圈110啮合。第三变速轮的设置可以使得该行星变速器的传动比进一步提高。

这里需要说明的是，变速轮的个数可以根据需要以及空间允许程度进行选择，当需要较大的传动比时，变速轮的个数可以设置为三个或者四个或者更多个变速轮依次传动，并不局限于本实施例中所给出的个数。

上述内容主要介绍了一路传动过程，一路传动即从输入轴即中心太阳轮101到内齿圈110的传动只有一套传动轮传递到最后内齿圈110，当然，该行星变速器还可以包括二路传动，二路传动是指从输入轴即中心太阳轮101到内齿圈110的传动具有均布在中心太阳轮101两边的二套并联将传动传递到最后内齿圈110。变速轮的传路数可以根据需要以及空间允许程度进行选择，当需要较大的传动载荷时，变速轮的路数可以设置为三路或者四路或者更多传动路数，并不局限于本实施例中所给出的路数。

请参考图8和图9，图8为本发明所提供的二路二级行星变速器一种具体实施方式的结构示意图，图9为图8所示行星变速器的A-A刨面结构示意图。

变速轮的传动路数为至少两路，每路变速轮靠近太阳轮101一侧的大齿轮均与太阳轮101啮合，每路变速轮靠近内齿圈110一侧的小齿轮分别与内齿圈110啮合。

下面以两路传动为例进行介绍：

对于二路二级行星变速器而言，两组变速轮的大齿轮202与太阳轮201啮合，小齿轮203与内齿圈210啮合。电机带动太阳轮201旋转，太阳轮201旋转带动两个大齿轮202旋转，完成一级减速；两个大齿轮202分别带动同轴的两个小齿轮203旋转，两个小齿轮203与内齿圈210啮合，由于内齿圈210固定不动，因此两个小齿轮203均沿内齿圈210周转，完成二级减速；两个小齿轮203周转带动行星架以及输出轴211旋转，完成由电机到太阳轮201再到输出轴211的传动。相反的，当旋转反向传递时，即原本的输出轴211变为输入轴，原本的太阳轮201变为输出轴时，便为增速传动。

在二路传动中，同样可以采用三级减速，请参考图10和图11。图10为本发明所提供的二路三级行星变速器一种具体实施方式的结构示意图，图11为图10所示行星变速器的A-A刨面结构示意图。

具体的，两路变速轮均包括第一变速轮和第二变速轮，第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮202和二级变速小齿轮203，第二变速轮同轴同向转动的包括二级变速大齿轮204和三级变速小齿轮205。两个一级变速大齿轮202均与太阳轮201啮合，两个二级变速小齿轮均与两个二级变速大齿轮204啮合，三级变速小齿轮205均与内齿圈210啮合。当电机带动太阳轮201旋转时，太阳轮201先带动两个一级变速大齿轮202旋转，完成一级减速；两个一级变速大齿轮202旋转分别带动同轴的二级变速小齿轮203旋转，两个二级变速小齿轮203旋转进一步带动两个二级变速大齿轮204旋转，完成二级减速；两个二级变速大齿轮204旋转进一步带动两个三级变速小齿轮205旋转，三级变速小齿轮205与内齿圈210啮合，由于内齿圈210固定不动，因此两个三级变速小齿轮205均沿内齿圈210周转，完成三级减速；两个小齿轮205沿内齿圈210周转并带动行星架和输出轴211旋转，完成由电机到输出轴211的减速过程。

当然，为了改变输出轴211与太阳轮201的相对旋转方向，两个三级变速小齿轮205与内齿圈210之间分别设有一个过渡轮209，即两个三级变速小齿轮205分别与一个外齿过渡轮209啮合，两个过渡轮209均与内齿圈210啮合。

这里需要说明的是，该行星变速器同样可以包括三路及三路以上的多路传动，即从输入轴到输出轴的传动具有均布在中心太阳轮周边的三路及三路以上的传动传递到最后内齿圈210。多路传动可以使受力分解，轮齿的模数和轮轴的尺寸变小，充分利用空间，使得该变速器体积变小、重量变轻的同时保证了重载的特性。

本实施例所提供的行星变速器具有一个内齿圈和一个行星架及一个太阳轮，除上述设置之外，本发明所给出的行星变速器也可以像现有技术中的多级行星减速器一样，用至少两个单级内齿圈叠加在一起使用，现有技术中的行星减速器具有的使用方法及安装方式本发明所给出的行星变速器都具有。

内齿圈和变速轮的材质在不同的使用条件下可以不同，可以根据需要进行选择，例如用金属材质制作而成，如铁、铜和铝等金属，金属制成的内齿圈以及变速轮强度高，使用寿命长，当然，也可以采用非金属材料制作，例如塑料材质，塑料制成的内齿圈和变速轮的强度相对金属材质差，但是噪声可以明显降低，某些情况下，也可以采用合金材料制成。

另外，该行星变速器还包括前盖112和后盖113，前盖112安装在行星架靠近电机的一端，后盖113安装在行星架远离电机的一端，前盖112和后盖113可以有效的保护各个轮齿免受外界干扰，而且可以避免灰尘进入，影响轮齿之间的传动精度、寿命。

本实施例所给出的行星变速器具有以下特点：

1、在行星架上采用至少一路传动，最后通过内齿圈收回到同一输出轴输出；

2、在行星架上采用提前至少一级变速轮的外齿变速，最后通过内齿圈收回到同一输出轴输出；

3、在行星架上的所有轮齿，除太阳轮之外，既自转也绕太阳轮和内齿圈周转；

4、具有一个行星架，和一个内齿圈，一个太阳轮。

5、全部变速外齿轮，包含太阳轮、外轮都安装在行星架上。

本实施例所给出的行星变速器具有以下优点：

1、利用行星架上的变速轮进行提前变速，变速轮的变速属于外齿变速，外齿齿形和加工精度远高于内齿，加工简单，费用低；

2、可以采用多路传动，多路传动使得受力分解，齿的模数与轮轴的尺寸变小，能够充分的利用空间，在体积较小的情况下保证重载的特性；

3、由于外齿的加工工艺成熟，使得该变速器的噪音小；

4、单级内齿圈的传动比可以达到1:150以上，两个单级内齿圈行星变速器前后重叠后，传动比很容易达到1:10000-30000；

5、输出轴在传递扭矩的同时还可以承受较大的轴向和径向力；

6、传递功率损失小、噪音低，使得该变速器的寿命大大延长。

本实施例中所提供的行星变速器，通过在行星架上提前实现一路传动到八路传动和一级变速到五级变速的任一组合(根据传动比、负载、体积等要求综合来选择)，所有外轮及过渡轮全部安装在行星架上，最后在传到内齿圈、行星架以及输出轴上统一输出，充分利用了现有空间、现有外齿加工成熟工艺技术，该行星变速器的减速比和寿命明显提高，运行过程中产生的噪声明显降低，产品体积明显缩小，重量明显减轻，节能很明显。

以上对本发明所提供的行星变速器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种行星变速器，包括太阳轮(101)和内齿圈(110)，其特征在于，还包括位于所述太阳轮(101)与所述内齿圈(110)之间的至少一路用于提前变速传动的变速轮；每路所述变速轮由至少一组同轴同向转动的大齿轮和小齿轮组合而成，所述小齿轮的直径小于所述大齿轮的直径；全部所述变速轮都安装在行星架上；每路所述变速轮均包括第一变速轮和第二变速轮，所述第一变速轮包括同轴同向转动的一级变速大齿轮(102)和二级变速小齿轮(103)，所述第二变速轮包括同轴同向转动的二级变速大齿轮(104)和三级变速小齿轮(105)，所述一级变速大齿轮(102)与所述太阳轮(101)啮合，所述二级变速小齿轮(103)与所述二级变速大齿轮(104)啮合，所述三级变速小齿轮(105)与所述内齿圈(110)啮合。

2.根据权利要求1所述的行星变速器，其特征在于，所述三级变速小齿轮(105)与所述内齿圈(110)之间还设有过渡轮(109)，所述过渡轮(109)安装在行星架上。

3.根据权利要求1或2所述的行星变速器，其特征在于，所述变速轮的传动路数为至少两路，每路所述变速轮靠近所述太阳轮(101)一侧的大齿轮均与所述太阳轮(101)啮合，每路所述变速轮靠近所述内齿圈(110)一侧的小齿轮分别与所述内齿圈(110)啮合。

4.根据权利要求3所述的行星变速器，其特征在于，每路所述变速轮靠近所述内齿圈(110)一侧的小齿轮与所述内齿圈(110)之间分别设有一个过渡轮，全部所述过渡轮均安装在行星架上。

5.根据权利要求1所述的行星变速器，其特征在于，还包括前盖(112)和后盖(113)，所述前盖(112)安装在所述行星架靠近电机的一端，所述后盖(113)安装在所述行星架远离所述电机的一端。