CN104989791A - 行星机构及行星减速器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提出一种行星机构，包括：第一输入轴；第二输入轴，与所述第一输入轴同轴设置，并可转动地连接于所述第一输入轴；第一中心轮，固定在所述第一输入轴上；第二中心轮，固定在所述第二输入轴上；行星架，能够绕所述第一输入轴和所述第二输入轴转动；第二行星轮，与所述第二中心轮相互啮合；第一行星轮，与所述第一中心轮相互啮合；第一行星轮与第二行星轮啮合；以及输出齿轮，与所述行星架同轴固定。本申请实施例提出的同轴式行星机构不仅能够达到现有NGW型行星减速器的效果，同时在设计时还无需要考虑诸多限制条件。

Description

行星机构及行星减速器

技术领域

本发明涉及一种减速机构及相应的减速器，尤其涉及一种应用于工业上的行星机构及行星减速器。

背景技术

在工业上，由于电机输出转速较快，减速机构就成了连接电机输出端并实现减速的重要构件。例如起重机的起升机构、大车行走机构、矿山用挖掘机的行走机构、水泥磨设备等均使用减速机构。在起重机的起升机构中，可根据不同的需要选择普通减速器、带棘轮机构的减速器、带拨叉变速的减速器、行星减速器等。其中，行星减速器机构是一种常用的减速机构。在起重机领域中，起升机构的运行工况经常有快速、慢速两种速度要求。为了满足这两种工况要求，常用的办法是在起升机构的减速器中使用NGW型行星机构，并使用两个电动机分别驱动减速器，单电机运行时起重机的起升速度为v，双电机运行时起升速度为2v。

图4为现有的NGW型行星机构的示意图。如图4所示，该行星机构包括第一输入轴Ⅰ、第二输入轴Ⅱ、太阳轮A、齿圈B、行星轮C、行星架D、行星架D上固定的输出齿轮F、设置在第一输入轴I上的轴承H。第一输入轴Ⅰ上加工有输入齿轮G1，齿圈B同时具有内齿圈和外齿圈，内齿圈啮合于行星轮C，外齿圈啮合于输入齿轮G1。行星轮C可转动地设置在行星架D上，太阳轮A固定在第二输入轴Ⅱ上并与行星轮C啮合。齿圈B可以借由支撑盖E支撑，支撑盖E通过轴承套接在行星架D上的。

第一输入轴Ⅰ和第二输入轴Ⅱ可以外接电机。当第一输入轴Ⅰ外接的电机启动而第二输入轴Ⅱ外接的电机不启动时，电机带动第一输入轴Ⅰ转动，从而通过第一输入轴Ⅰ上的输入齿轮G1带动与之外啮合的齿圈B转动，通过齿圈B的带动，与齿圈B内啮合的行星轮C能够围绕太阳轮A公转，则行星架D也转动。如此一来，行星架D上固定的输出齿轮F也转动，就可以通过输出齿轮F向外传递动力。

当第二输入轴Ⅱ外接的电机启动而第一输入轴Ⅰ外接的电机不启动时，电机带动第二输入轴Ⅱ转动，从而固定在第二输入轴Ⅱ上的太阳轮A带动行星轮C转动，使行星轮C绕着太阳轮A公转。行星轮C的转动带动行星架D转动，从而带动输出齿轮F转动，就可以通过输出齿轮F向外传动动力。

现有的NGW型行星机构在设计时，有以下几个限制条件：

1.为了保证啮合正确，太阳轮A与行星轮C的中心距a_AC应等于行星轮C与内齿轮B的中心距a_CB；

2.为了保证各行星轮能均布的安装于两中心轮之间，并且两个中心轮啮合良好，通常应使太阳轮与内齿轮的齿数和等于行星轮数目的整数倍，即或

上述限制条件使得现有的NGW型减速机结构较为松散、体积大，承载能力不高，配齿难度大。

此外，如图4所示，现有技术中输入轴II通过轴承H支撑于行星架D上，输入轴II的轴线只能在轴承H的游隙范围内平移，轴线的角度调整极其有限，一般来说行星轮有三个，三个行星轮与其啮合时，自适应调整只能在垂直于轴线的平面内进行(2个自由度)，均载效果不理想。

因此，需要提出一种新的行星机构和行星减速器，以解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种算法简单、限制条件较少、结构更紧凑、承载能力更高的行星机构和行星减速器，以解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提出一种行星机构，包括：

第一输入轴；

第二输入轴，与所述第一输入轴同轴设置，所述第一输入轴和所述第二输入轴能够分别转动；

第一中心轮，固定在所述第一输入轴上；

第二中心轮，固定在所述第二输入轴上；

行星架，包覆在所述第一中心轮和所述第二中心轮的外部，并能够绕着所述第一输入轴或所述第二输入轴的轴线转动；

第一行星轮，与所述第一中心轮啮合，并与第二行星轮啮合，所述第一行星轮能够自转并通过第一中心轮与第二行星轮以及第二中心轮的共同作用绕第一中心轮的轴线公转，从而带动所述行星架转动；

第二行星轮，与所述第二中心轮啮合，并与第一行星轮啮合，所述第二行星轮能够自转并通过第二中心轮与第一行星轮以及第一中心轮的共同作用绕第二中心轮的轴线公转，从而带动所述行星架转动；

输出齿轮，与所述行星架同轴固定。

本申请实施例提出的同轴式行星机构及行星减速器能够实现现有NGW型行星减速机构所具有的功能，且满足单电机运行时起升的速度为v，双电机运行时起升速度为2v的要求。本申请实施例提出的同轴式行星机构不仅能够达到现有NGW型行星减速器的效果，同时在设计时还无需要考虑诸多的限制条件。

附图说明

图1为本申请实施例的减速器用同轴式行星机构的剖视图。

图2为本申请实施例的减速器用同轴式行星机构A-A剖视图。

图3为本申请实施例的减速器用同轴式行星机构B-B剖视图。

图4为传统的NGW行星机构图。

图5为本申请另一实施例的减速器用同轴式行星机构的剖视图。

具体实施方式

为实现上述目的，本发明实施例提出一种新的行星机构及行星减速器，能够降低配齿难度，同时具有结构紧凑、承载能力大的优点。

图1为本申请实施例的减速器用同轴式行星机构主视图，图2为沿图1中A-A线的剖视图。如图1和图2所示，该行星机构包括第一输入轴11、第二输入轴12、第一中心轮21、第二中心轮26、第一行星轮22、第二行星轮23、行星架24、输出齿轮25、轴承31～37。

第一输入轴11与第二输入轴12是该行星机构的两个输入轴。第一输入轴11上固定有第一中心轮21。第一中心轮21可以与第一输入轴11一体成型或分别成型后组装在一起，二者没有相对转动。第一中心轮21与第一行星轮22啮合。

第二输入轴12与第一输入轴11同轴设置，并通过轴承33和36与第一输入轴11的一端可转动地连接。在本实施例中，第二输入轴12与第一输入轴11相互套接的一端称为“重叠端”，第二输入轴12的另一端和第一输入轴11的另一端称为“自由端”，所述两个自由端分别连接电机，用于输入动力。

第二输入轴12邻近重叠端的位置固定有第二中心轮26，第二中心轮26可以是加工在第二输入轴12上的轴齿轮，也可以与第二输入轴12分别成型后组装在一起。第二中心轮26与第二输入轴12无相对转动，第二中心轮26能够与第二行星轮23啮合。此外，第二行星轮23和第一行星轮22也相互啮合。

行星架24包覆在第一中心轮21和第二中心轮26的外部，并能够绕着第一输入轴11或第二输入轴12的轴线转动。应当理解的是，此处的“包覆”并不限定为完全覆盖，而是第一中心轮21和第二中心轮26至少部分地容置在行星架24形成的空间中。

在另一实施例中，如图5所示，行星架24具有向内突出并具有第二开孔241a的凸出部241，轴承33和轴承36装设在凸出部241的第二开孔241a中，第二输入轴12的一端与第一输入轴11的一端分别设置在轴承33和轴承36的内孔中。通过上述方式，第一输出轴11和第二输出轴12仍然可以保证同轴设置且可以独立转动。

在图5所示的实施例中，第二中心轮26是与第二输入轴12分别成型后组装在一起，并且第二中心轮26与第二输入轴12无相对转动。

如图1或图5所示，行星架24与输出齿轮25固定联接，行星架24通过轴承34可转动地设置在第二输入轴12上。输出齿轮25通过轴承31可转动地设置在输入轴11上。第二行星轮23和第一行星轮22通过四个轴承37安装在行星架24的多个第一开孔24a中。

如图2所示，在本实施例中，行星轮共有六个，即第二行星轮23和第一行星轮22各有三个，每个第二行星轮23和相邻的第一行星轮22构成一组，三组行星轮围绕着第一输入轴11和第二输入轴12等距分布。即每两个第二行星轮23之间的圆心角为120度，每两个第一行星轮22之间的圆心角也为120度。第一行星轮22和第二行星轮23能够绕自身轴线旋转，同时能够在传动链的作用下绕第一中心轮或第二中心轮的轴线公转，从而带动行星架转动。

此外，第一输入轴11还通过箱体轴承32可转动地设置在减速器箱体(图未示)，第二输入轴12通过箱体轴承35可转动地设置在减速器箱体。上述行星机构、减速器箱体、轴承共同构成了本申请实施例的行星减速器。

另外，图3为本申请实施例的减速器用同轴式行星机构B-B剖视图。如图3所示，在本申请行星机构的一实施例中，第一行星轮22设置在转轴221上，所述第二行星轮23设置在转轴231上，所述两个转轴221、231的两端通过轴承37设置在所述第一开孔24a中。

本申请行星减速器工作过程如下：

当第二输入轴12固定，第一输入轴11转动时，第一输入轴11带动第一中心轮21转动，第一中心轮21通过轮齿啮合带动第一行星轮22转动，第一行星轮22带动第二行星轮23转动，第二行星轮23与第二中心轮26啮合，第二中心轮26固定于第二输入轴12上，因为第二输入轴12固定，所以第二行星轮23和第一行星轮22共同带动行星架24及输出齿轮25绕第二输入轴12的轴线做回转运动。

同样地，当第一输入轴11固定，第二输入轴12转动时，第二输入轴12上的第二中心轮26带动第二行星轮23转动，并由第二行星轮23带动第一行星轮22转动，第一行星轮22和第二行星轮23共同带动行星架24以及输出齿轮25绕第一输入轴11的轴线做回转运动。。

假设第一中心轮21的齿数为Z_A，转速为ω_A；第二输入轴12的齿数为Z_B,转速为ω_B；第二行星轮23的齿数为Z_C转速为ω_C；第一行星轮22的齿数为Z_D，转速为ω_D；行星架24的转速为ω_H；令Z_A＝Z_B,Z_C＝Z_D，

则： $i_{AB}^H=\frac{{\mathrm{\ω}}_A-{\mathrm{\ω}}_H}{{\mathrm{\ω}}_B-{\mathrm{\ω}}_H}={(-1)}^3\frac{Z_B}{Z_A}=-1.$

当第二输入轴12固定不动时，ω_B＝0，代入上式得：

$\frac{{\mathrm{\ω}}_A-{\mathrm{\ω}}_H}{\begin{array}{cc}{\mathrm{\ω}}_B& {\mathrm{\ω}}_H\end{array}}=\frac{{\mathrm{\ω}}_A-{\mathrm{\ω}}_H}{\begin{array}{cc}0& {\mathrm{\ω}}_H\end{array}}=-1$ 即ω_A＝2ω_H

此时，第一输入轴11到行星架24的传动比为：

同理,当第一输入轴11固定，第二输入轴12转动时，ω_A＝0

第二输入轴12到行星架24的传动比为:

当第一输入轴11与第二输入轴12以相同的速度同向转动时，ω_A＝ω_B＝ω则有：即ω-ω_H＝-(ω-ω_H)；ω＝ω_H

此时，输入轴到行星架24的传动比

通过上述可知，本申请实施例提出的同轴式行星机构及行星减速器能够实现现有NGW型行星减速机构所具有的功能，且单电机运行时起升的速度为v，双电机运行时起升速度为2v。本申请实施例提出的同轴式行星机构不仅能够达到现有NGW型行星减速器的效果，同时在设计时还无需要考虑背景技术部分提到的条件1和2。本申请提出的同轴式行星机构中，齿数的确定只取决于强度和行星轮的邻接条件；同时该行星机构与传统NGW行星机构相比，具有以下几个优点：

1.将平行轴布置改成同轴式布置，可以减小减速器的中心距(即两根输入轴的轴线之间的距离)，使减速机构结构更紧凑，占用更小的空间；

2.相比于现有的三个行星轮的减速器，本申请实施例的行星架上的扭矩由六个行星轮来分担，单个行星轮轴承上的受力减小；而现有技术中如将减速器上的行星轮增加为六个，则带来更大的配齿困难；

3.本申请实施例的第一输入轴和第二输入轴通过轴承和互为支撑，在机构运行过程中，本申请实施例中第一输入轴11和第二输入轴12在各个轴承的游隙范围内，通过相互补偿，不但可以实现轴线的微量平移(2个自由度)，还可以实现轴线的角度调整(2个自由度)。这样，几个行星轮与其啮合时，就可以在4个自由度上进行自适应调整，明显提高了均载的效果。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种行星机构，其特征在于，包括：

第一输入轴（11）；

第二输入轴（12），与所述第一输入轴（11）同轴设置，所述第一输入轴（11）和所述第二输入轴（12）均能够独立转动；

第一中心轮（21），固定在所述第一输入轴（11）上；

第二中心轮（26），固定在所述第二输入轴（12）上；

行星架（24），设置在所述第一中心轮（21）和所述第二中心轮（26）的外部，并能够绕着所述第一输入轴（11）和所述第二输入轴（12）的轴线转动；

第一行星轮（22），与所述第一中心轮（21）啮合，并与第二行星轮（23）啮合，所述第一行星轮（22）能够自转并通过第一中心轮（21）与第二行星轮（23）以及第二中心轮（26）的共同作用绕第一中心轮（21）的轴线公转，从而带动所述行星架（24）转动；

第二行星轮（23），与所述第二中心轮（26）啮合，并与第一行星轮（22）啮合，所述第二行星轮（23）能够自转并通过第二中心轮（26）与第一行星轮（22）以及第一中心轮（21）的共同作用绕第二中心轮（26）的轴线公转，从而带动所述行星架（24）转动；

输出齿轮（25），与所述行星架（24）同轴固定。

2.如权利要求1所述的行星机构，其特征在于，所述行星架（24）具有第一开孔（24a），所述第二行星轮（23）和所述第一行星轮（22）相邻设置并相互啮合且数目为三对，并围绕所述第一中心轮（21）等距排列。

3.如权利要求2所述的行星机构，其特征在于，所述第一行星轮（22）设置在第一转轴（221）上，所述第二行星轮（23）设置在第二转轴（231）上，所述第一转轴（221）和所述第二转轴（231）的两端分别通过轴承（37）设置在所述第一开孔（24a）中。

4.如权利要求1所述的行星机构，其特征在于，所述第一输入轴（11）的一端设置在所述第二输入轴（12）的一端内部。

5.如权利要求4所述的行星机构，其特征在于，所述第一输入轴（11）的所述一端通过轴承设置在所述第二输入轴（12）的所述一端的内部。

6.如权利要求1所述的行星机构，其特征在于，所述行星架（24）具有凸出部（241），所述凸出部（241）具有第二开孔（241a），所述第一输出轴（11）的一端和所述第二输出轴（12）的一端分别通过轴承固定在所述第二开孔（241a）中。

7.如权利要求1所述的行星机构，其特征在于，所述第二中心轮（26）为加工在所述第二输出轴（12）一端的轴齿轮。

8.如权利要求1所述的行星机构，其特征在于，所述行星架（24）与所述输出齿轮（25）同轴固定。

9.如权利要求1所述的行星机构，其特征在于，所述第一输入轴（11）和所述第一中心轮（21）同轴固定。

10.一种行星减速器，其特征在于，包括：

如权利要求1-9中任一项所述的行星机构；

箱体，覆盖所述行星机构，具有箱体开孔，所述第一输入轴（11）和所述第二输入轴（12）从所述箱体向外伸出；以及

箱体轴承（32，35），分别设置于所述第一输入轴（11）和所述第二输入轴（12）上，并位于所述箱体开孔中，所述第一输入轴（11）和所述第二输入轴（12）通过所述箱体轴承（32、35）设置在所述箱体开孔中。