CN105221673B - 一种双传动链零齿隙行星齿轮减速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双传动链零齿隙行星齿轮减速器，用于传递中小载荷，消除减速器传动齿隙。本发明包括由第一齿轮4、弹簧5和第二齿轮6组成的齿轮消隙机构、第三齿轮7和第六齿轮11组成的太阳轮A、第二行星轮12、第四齿轮8和第五齿轮9组成的太阳轮B、第一行星轮10、内齿圈1和行星架2。第二行星轮12和第一行星轮10共用行星架2。第一齿轮4、太阳轮A、第二行星轮12和行星架2组成的传动链正方向传递输入轴3的输入，第二齿轮6、太阳轮B、第一行星轮10和行星架2组成的传动链负方向传递输入轴3的输入，弹簧5张紧第一齿轮4和第二齿轮6以消除传动间隙。太阳轮A和太阳轮B采用同轴传动结构。

Description

一种双传动链零齿隙行星齿轮减速器
技术领域
本发明涉及一种减速器，特别是涉及一种零齿隙行星齿轮减速器，设计了一种双传动链零齿隙行星齿轮减速器，利用齿轮消隙技术和同轴传动技术，将两条传动链集成在一个减速器中，既能够传递中小载荷，又能消除传动链齿隙，提高传动系统的精度。
背景技术
在精密仪器仪表设计中，精密的传动链能够降低伺服系统设计的难度，提高仪器仪表的性能，齿隙是仪器仪表设计中的关键因素，须尽量减小传动链齿隙以致消除机械传动误差。零齿隙行星齿轮减速器使用消隙技术，合理布置传动机构，达到既能传递较大载荷，又能消除传动链齿隙的目的。
消隙技术是仪器仪表设计中的关键因素，为实现较高的传动精度并防止齿隙带来的伺服系统振荡，一种方法是使用双电机驱动技术，但需要使用两套传动链驱动同一输出轴，增加了设备的成本、质量和体积，且控制算法复杂，调试难度大，对设计人员的专业技术水平要求较高。在自动控制领域，有通过智能控制算法进行齿隙控制的研究，在工程应用中可以改善系统精度，但效果不明显，且在齿轮接触处于齿隙时，输出轴处于不可控状态，控制难度较大。在结构工艺设计中，提高齿轮加工精度或者进行齿轮变位是降低齿轮传递齿隙的有效途径，但加工成本增加，对装配技术要求很高，且当温度变化较大时，材料的温度伸缩特性可能造成齿轮啮合卡死，可见这种通过结构设计精度来降低齿隙的途径是有瓶颈的。在具体的系统实施中，以上方法都其特殊的应用范围，通用性较差。
本发明从机械结构及动力学方面解决了减速器的齿隙难以降低的问题，使用双片齿轮消隙技术，合理布置行星齿轮减速器的结构，从而降低了减速器零部件和齿轮的加工精度要求，具有较好的工程可实现性。所发明的减速器，既能传递较大负荷，又能彻底消除机械传动齿隙。
发明内容
本发明的目的是：提出零齿隙行星齿轮减速器的一种新的实现形式，消除系统机械传动误差，适用于精密仪器仪表设备中，降低机电系统设计难度，提高系统的伺服控制精度，并且减速器的机械加工具有可实现性。
本发明的原理是：从机械结构方面利用两条相同但各自独立的传动链(命名为传动链A和传动链B)驱动同一个输出轴，两条传动链在输入端使用弹簧进行正反方向的张紧。不失一般性，在本发明中，当输入轴沿正方向转动时，输入扭矩和运动通过传动链A传递至输出轴，传动链B处于反向传递运动的工作状态；当输入轴沿负方向转动时，输入扭矩和运动通过传动链B传递至输出轴，传动链A处于反向传递运动的工作状态。由于在两条传动链的输入端使用弹簧进行正反方向的张紧，因此消除了输入轴正负方向换向时的齿隙。
本发明采用行星齿轮传动机构与定轴线齿轮传动机构相结合的方式，共两级减速，初级减速采用定轴线齿轮传动机构，末级减速采用行星齿轮传动机构。末级使用行星齿轮传动机构，使得本发明的减速器结构紧凑、体积小、传动比范围大、负载大、运转平稳，初级减速采用定轴线齿轮传动机构可以灵活设计传动比，且方便安装双片齿轮消隙机构。同时，将齿轮消隙机构布置在初级减速，可以降低消隙机构中所需的弹簧力。
本发明采用两级减速，末级减速采用行星齿轮传动机构，沿太阳轮轴线均匀布置6个行星轮，6个行星轮共用一个行星架，在本发明中行星架为输出轴。间隔120°取3个行星轮作为传动链A的行星齿轮传动机构部分，剩余3个行星轮作为传动链B的行星齿轮传动机构部分；两个传动链的行星齿轮传动机构的输入轴是共线的，使用同轴传动结构，这样不增加减速器的径向尺寸，少量增加减速器的轴向尺寸；初级减速使用带弹簧预紧的双片消隙齿轮与末级减速的两个输入轴齿轮啮合。两条传动链驱动同一个输出轴，且在输入端使用弹簧消隙技术将两条传动链张紧，因此消除了减速器正反转时的齿隙，且能够传递较大负载；同时弹簧具有自适应性，从结构原理设计上消除了减速器的齿隙，因此降低了减速器零部件和齿轮的机械加工装配精度要求。减速器输入轴的输入功率主要包括减速器负载与两条传动链的摩擦耗损功率，因此传动效率仍然较高，输入转矩增加不明显。
本发明的双传动链零齿隙行星齿轮减速器主要采用行星齿轮机构、同轴传动机构和双片齿轮消隙技术，将两条传动链集成到一个减速器中，消除了减速器的机械传动齿隙，同时能传递较大负荷。本发明的减速器结构紧凑，体积小，能有效应用于精密仪器仪表设计中。
附图说明
图1：本发明的整体结构示意图。其中：1-内齿圈，2-行星架，3-输入轴，4-第一齿轮，5-弹簧，6-第二齿轮，7-第三齿轮，8-第四齿轮，9-第五齿轮，10-第一行星轮，11-第六齿轮，12-第二行星轮。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体组成。
本发明将两条相同但各自独立的两级减速传动链集成在一个减速器中，末级减速采用行星齿轮传动机构，初级减速采用定轴线齿轮传动机构。
在本发明中内齿圈1是固定的，行星架2为输出轴，沿太阳轮轴线均匀布置6个齿轮，6个齿轮共用一个行星架2，间隔120°取3个齿轮作为第一行星轮10，剩余3个齿轮作为第二行星轮12。
第三齿轮7和第六齿轮11组成的太阳轮A与第二行星轮12啮合，第四齿轮8和第五齿轮9组成的太阳轮B与第一行星轮10啮合。太阳轮A和太阳轮B是共轴线的，设计成同轴传动结构，这样不增加减速器的径向尺寸，少量增加减速器的轴向尺寸。
初级减速使用由第一齿轮4、弹簧5和第二齿轮6组成的双片齿轮消隙机构，第一齿轮4与太阳轮A啮合，第二齿轮6与太阳轮B啮合。第一齿轮4和第二齿轮6被弹簧5张紧，保证了两条传动链始终是张紧的，消除了输入轴正反向转动时的齿轮啮合齿隙，同时能传递较大载荷。

Claims (1)

1.一种双传动链零齿隙行星齿轮减速器，实现动力传递和消除齿轮传动的齿隙，包括由第一齿轮(4)、弹簧(5)和第二齿轮(6)组成的双片齿轮消隙机构、第三齿轮(7)和第六齿轮(11)组成的太阳轮A、第二行星轮(12)、第四齿轮(8)和第五齿轮(9)组成的太阳轮B、第一行星轮(10)、内齿圈(1)和行星架(2)：利用第一齿轮(4)、太阳轮A、第二行星轮(12)、行星架(2)和内齿圈(1)组成的传动链传递输入轴(3)的正方向运动和扭矩，第二齿轮(6)、太阳轮B、第一行星轮(10)、行星架(2)和内齿圈(1)组成的传动链传递输入轴(3)的负方向运动和扭矩；利用弹簧(5)张紧第一齿轮(4)和第二齿轮(6)，进而消除输入轴(3)正反转过程的齿轮间隙，第二行星轮(12)和第一行星轮(10)共用行星架(2)，太阳轮A和太阳轮B采用同轴传动结构，由弹簧(5)、第一齿轮(4)和第二齿轮(6)组成的双片齿轮消隙机构用于初级减速，实现动力传递和消除齿轮传动齿隙的功能。
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