CN106337904A - 双自由度共轴输出行星传动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双自由度共轴输出行星传动机构，包括输入齿轮，输入齿轮的圆周设有多根行星轮轴，各行星轮轴上沿其轴线方向依次间隔设有第一行星齿轮、第二行星齿轮及第三行星齿轮，第一行星齿轮与输入齿轮外啮合。包括用于传递动力的第一齿圈和第二齿圈，第一齿圈和第二齿圈均围设于多根行星轮轴外，且第一齿圈与各行星轮轴上的第二行星齿轮内啮合，第二齿圈与各行星轮轴上的第三行星齿轮内啮合。包括用于分别输出动力的第一输出轴和第二输出轴，第一输出轴和第二输出轴同轴设置，第一齿圈与第一输出轴相连，第二齿圈与第二输出轴相连。本发明的双自由度共轴输出行星传动机构，传动比大、传动效率高、各行星齿轮受载分配均匀。

Description

双自由度共轴输出行星传动机构
技术领域
本发明涉及机械传动领域，特别地，涉及一种双自由度共轴输出行星传动机构。
背景技术
现有技术的双自由度共轴输出行星轮系的结构如附图图1所示，功率由输入轴1通过花键传递至太阳轮2，太阳轮2同时与多个行星轮3啮合，行星轮3通过花键与行星齿轮轴4联接，行星齿轮轴4通过两个圆柱滚子轴承5支撑在行星架7上，行星架7与内输出轴联接，其输出转速为行星轮3的公转转速，行星齿轮轴4与内齿轮6啮合，内齿轮6与外输出轴8联接。该行星轮系中，行星轮3两层分布，每层均布若干个，若干个行星轮3对应相同数目的行星齿轮轴4，各行星齿轮轴4的两端各支承有圆柱滚子轴承5。
现有双自由度共轴输出行星轮系结构中，圆柱滚子轴承5数量较多，因此行星轮系传动时功率损失大，同时干运转能力较弱；现有双自由度共轴输出行星轮系结构中，由输入轴1输入的动力一路经内齿轮6传递输出，另一路经行星架7传递输出，行星架加工精度及变形将严重影响行星轮之间的载荷分配。
发明内容
本发明提供了一种双自由度共轴输出行星传动机构，以解决现有的双自由度共轴输出行星轮系存在的行星轮之间的载荷分配受行星架加工精度及变形影响大的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种双自由度共轴输出行星传动机构，包括用于输入动力的输入齿轮，输入齿轮的圆周外围设有多根行星轮轴，各行星轮轴的外圆上沿其轴线方向依次间隔设有第一行星齿轮、第二行星齿轮及第三行星齿轮，第一行星齿轮与输入齿轮外啮合；包括用于传递动力的第一齿圈和第二齿圈，第一齿圈和第二齿圈均围设于多根行星轮轴外，且第一齿圈与各行星轮轴上的第二行星齿轮内啮合，第二齿圈与各行星轮轴上的第三行星齿轮内啮合；包括用于分别输出动力的第一输出轴和第二输出轴，第一输出轴和第二输出轴同轴设置，第一齿圈与第一输出轴相连，第二齿圈与第二输出轴相连。
进一步地，各行星轮轴上的第一行星齿轮与输入齿轮啮合处节线的中点、第二行星齿轮与第一齿圈啮合处节线的中点及第三行星齿轮与第二齿圈啮合处节线的中点在同一直线上，以确保行星轮轴自转及沿水平方向的扭矩平衡。
进一步地，双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于对行星轮轴进行径向支承的输入外支承环、输入内支承环、输出外支承环及输出内支承环；输入外支承环和输入内支承环均设置于多根行星轮轴的动力输入端，且输入外支承环的内环壁与多根行星轮轴的外环壁线接触，输入内支承环的外环壁与多根行星轮轴的外环壁线接触；输出外支承环和输出内支承环均设置于多根行星轮轴的动力输出端，且输出外支承环的内环壁与多根行星轮轴的外环壁线接触，输出内支承环的外环壁与多根行星轮轴的外环壁线接触。
进一步地，双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于安装输入齿轮的齿轮轴，输入齿轮装设于齿轮轴的外圆上且与齿轮轴一体化设计；输入内支承环装设于齿轮轴的外圆上，且输入内支承环的内环与齿轮轴的外圆之间装设于用于提供行星轮轴支承的支承轴承。
进一步地，双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于连接第一齿圈与第一输出轴的第一连接套筒和第二连接套筒；第一连接套筒的一端与第一齿圈的外圆相连；第二连接套筒的一端与第一连接套筒的另一端相连，第二连接套筒的另一端与第一输出轴的输入端相连。
进一步地，双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于连接第二齿圈与第二输出轴的第三连接套筒和第四连接套筒；第三连接套筒的一端与第二齿圈的外圆相连；第四连接套筒的一端与第三连接套筒的另一端相连，第四连接套筒的另一端与第二输出轴的输入端相连。
进一步地，第一输出轴和第二输出轴均为空心轴，且第二输出轴装设于第一输出轴内。
进一步地，行星轮轴的数量为多根，多根行星轮轴沿输入齿轮的外圆周均匀间隔设置，且各行星轮轴为空心轴。
进一步地，第一行星齿轮、第二行星齿轮及第三行星齿轮与行星轮轴一体化加工成型。
本发明具有以下有益效果：
本发明的双自由度共轴输出行星传动机构中，由输入齿轮输入的动力通过第一输出轴和第二输出轴分两路输出，相比现有的双自由度共轴输出行星传动轮系中，由输入轴输入的动力通过内齿轮和行星架分两路输出，由于未采用行星架输出动力，故行星齿轮的啮合及行星齿轮之间的载荷分配不受行星架的加工精度及变形的影响，从而本发明的双自由度共轴输出行星传动机构的动力传动精度高、行星齿轮的啮合度好、各行星齿轮受载分配均匀；本发明的双自由度共轴输出行星传动机构中，各行星轮轴上设有第一行星齿轮、第二行星齿轮及第三行星齿轮，行星轮轴构成多联行星齿轮轴，当采用多联行星齿轮轴传递动力时，相比现有技术的两联行星齿轮轴，其传动比大，从而整个行星齿轮传动机构能够获得更大的传动比。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有技术的双自由度共轴输出行星轮系的结构示意图；
图2为本发明优选实施例的双自由度共轴输出行星传动机构的结构示意图。
图例说明
1、输入轴；2、太阳轮；3、行星轮；4、行星齿轮轴；5、圆柱滚子轴承；6、内齿轮；7、行星架；8、外输出轴；10、输入齿轮；20、行星轮轴；30、第一行星齿轮；40、第二行星齿轮；50、第三行星齿轮；60、第一齿圈；70、第二齿圈；80、第一输出轴；90、第二输出轴；100、输入外支承环；110、输入内支承环；120、输出外支承环；130、输出内支承环；140、齿轮轴；150、支承轴承；160、第一连接套筒；170、第二连接套筒；180、第三连接套筒；190、第四连接套筒。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图2所示，本发明的优选实施例提供了一种双自由度共轴输出行星传动机构，包括用于输入动力的输入齿轮10，输入齿轮10的圆周外围设有多根行星轮轴20，各行星轮轴20的外圆上沿其轴线方向依次间隔设有第一行星齿轮30、第二行星齿轮40及第三行星齿轮50，第一行星齿轮30与输入齿轮10外啮合。包括用于传递动力的第一齿圈60和第二齿圈70，第一齿圈60和第二齿圈70均围设于多根行星轮轴20外，且第一齿圈60与各行星轮轴20上的第二行星齿轮40内啮合，第二齿圈70与各行星轮轴20上的第三行星齿轮50内啮合。包括用于分别输出动力的第一输出轴80和第二输出轴90，第一输出轴80和第二输出轴90同轴设置，第一齿圈60与第一输出轴80相连，第二齿圈70与第二输出轴90相连。本发明的双自由度共轴输出行星传动机构中，动力由输入齿轮10输入，并通过与输入齿轮10啮合的多个第一行星齿轮30分别传递至多根行星轮轴20上，各行星轮轴20上的动力分两路输出，一路动力通过第二行星齿轮40与第一齿圈60的啮合传递至第一齿圈60上，再由与第一齿圈60相连的第一输出轴80向外输出，另一路动力通过第三行星齿轮50与第二齿圈70的啮合传递至第二齿圈70上，再由与第二齿圈70相连的第二输出轴90向外输出，从而实现动力的单路输入、双路同轴输出。本发明的双自由度共轴输出行星传动机构中，由输入齿轮10输入的动力通过第一输出轴80和第二输出轴90分两路输出，相比现有的双自由度共轴输出行星传动轮系中，由输入轴1输入的动力通过内齿轮6和行星架7分两路输出，由于未采用行星架输出动力，故行星齿轮的啮合及行星齿轮之间的载荷分配不受行星架的加工精度及变形的影响，从而本发明的双自由度共轴输出行星传动机构的动力传动精度高、行星齿轮的啮合度好、各行星齿轮受载分配均匀；本发明的双自由度共轴输出行星传动机构中，各行星轮轴20上设有第一行星齿轮30、第二行星齿轮40及第三行星齿轮50，行星轮轴20构成多联行星齿轮轴，当采用多联行星齿轮轴传递动力时，相比现有技术的两联行星齿轮轴，其传动比大，从而整个行星齿轮传动机构能够获得更大的传动比。
可选地，如图2所示，各行星轮轴20上的第一行星齿轮30与输入齿轮10啮合处节线的中点、第二行星齿轮40与第一齿圈60啮合处节线的中点及第三行星齿轮50与第二齿圈70啮合处节线的中点在同一直线上，以确保行星轮轴20自转及沿水平方向的扭矩平衡。当满足第一行星齿轮30与输入齿轮10啮合处节线的中点、第二行星齿轮40与第一齿圈60啮合处节线的中点及第三行星齿轮50与第二齿圈70啮合处节线的中点在同一直线上时，各行星轮轴20的自转及沿水平方向的扭矩平衡，行星齿轮传动机构的输入和输出扭矩平衡，从而保证各行星轮轴20上的第一行星齿轮30与输入齿轮10啮合处的啮合力、第二行星齿轮40与第一齿圈60啮合处的啮合力及第三行星齿轮50与第二齿圈70啮合处的啮合力在切向平面的力矩平衡。
可选地，如图2所示，双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于对行星轮轴20进行径向支承的输入外支承环100、输入内支撑环110、输出外支承环120及输出内支承环130。
输入外支承环100和输入内支承环110均设置于多根行星轮轴20的动力输入端，且输入外支承环100的内环壁与多根行星轮轴20的外环壁线接触，输入内支承环的外环壁与多根行星轮轴20的外环壁线接触。输出外支承环120和输出内支承环130均设置于多根行星轮轴20的动力输出端，且输出外支承环120的内环壁与多根行星轮轴20的外环壁线接触，输出内支承环130的外环壁与多根行星轮轴20的外环壁线接触。通过设置输入外支承环100、输入内支撑环110、输出外支承环120及输出内支承环130可使各行星轮轴20的两端在径向方向上受力平衡，且输出外支承环120还用于承受行星轮轴20运转产生的离心载荷，输出内支承环130和输入外支承环100还用于承受行星轮轴20啮合的径向力，输入内支承环110还用于提供行星轮轴20的轴向支承。本发明的双自由度共轴输出行星传动机构中，各行星轮轴20的输入端通过输入外支承环100和输入内支承环110共同径向支承，各行星轮轴20的输出端通过输出外支承环120和输出内支承环130共同径向支承，相比现有技术中，行星齿轮轴4两端分别通过圆柱滚子轴承5支承，本发明方案中，取消了采用轴承支承行星轮轴，故传动时功率损失小，且干运转能力强，取消了轴承支承还有效地减轻了整个行星齿轮传动机构的重量；本发明的双自由度共轴输出行星传动机构中，输入外支承环100、输入内支承环110、输出外支承环120和输出内支承环130均可在行星轮轴20的径向浮动以对行星轮轴20进行径向浮动支承，故行星轮轴20传动时可进行径向自动调心，行星轮系的均载性能更好。
可选地，如图2所示，双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于安装输入齿轮10的齿轮轴140，输入齿轮10装设于齿轮轴140的外圆上且与齿轮轴140一体化设计。输入内支承环110装设于齿轮轴140的外圆上，且输入内支承环的内环与齿轮轴140的外圆之间装设于用于提供行星轮轴20轴向支承的支承轴承150。
可选地，如图2所示，双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于连接第一齿圈60与第一输出轴80的第一连接套筒160和第二连接套筒170。第一连接套筒160的一端与第一齿圈60的外圆相连。第二连接套筒170的一端与第一连接套筒160的另一端相连，第二连接套筒170的另一端与第一输出轴80的输入端相连。本发明具体实施例中，第一连接套筒160和第二连接套筒170均呈喇叭状，第一连接套筒160的缩口端与第一齿圈60的外圆焊接固定，第二连接套筒170的扩口端与第一连接套筒160的扩口端相连，第二连接套筒170的缩口端与第一输出轴80的输入端相连。通过设置第一连接套筒160和第二连接套筒170，不仅可使第一齿圈60与第一输出轴80相连，还可提高行星传动机构整体的柔性及均载能力。
可选地，如图2所示，双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于连接第二齿圈70与第二输出轴90的第三连接套筒180和第四连接套筒190。第三连接套筒180的一端与第二齿圈70的外圆相连。第四连接套筒190的一端与第三连接套筒180的另一端相连，第四连接套筒190的另一端与第二输出轴90的输入端相连。本发明具体实施例中，第三连接套筒180呈空心筒状，第四连接套筒190呈喇叭状，第四连接套筒190的扩口端与第三连接套筒180相连，第四连接套筒190的缩口端与第二输出轴90的输入端相连。同样的，通过设置第三连接套筒180和第四连接套筒190，不仅可使第二齿圈70与第二输出轴90相连，还可提高行星传动机构整体的柔性及均载能力。
优选地，如图2所示，第一输出轴80和第二输出轴90均为空心轴，且第二输出轴90装设于第一输出轴80内。第一输出轴80和第二输出轴90均为空心轴能够进一步减轻行星齿轮传动机构的重量。
本发明具体实施例中，如图2所示，行星轮轴20的数量为多根，多根行星轮轴20沿输入齿轮10的外圆周均匀间隔设置，且各行星轮轴20为空心轴，用于进一步减轻行星齿轮传动机构的重量。
本发明具体实施例中，如图2所示，第一行星齿轮30、第二行星齿轮40及第三行星齿轮50与行星轮轴20一体化加工成型。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双自由度共轴输出行星传动机构，其特征在于，
包括用于输入动力的输入齿轮(10)，所述输入齿轮(10)的圆周外围设有多根行星轮轴(20)，各所述行星轮轴(20)上沿其轴线方向依次间隔设有第一行星齿轮(30)、第二行星齿轮(40)及第三行星齿轮(50)，所述第一行星齿轮(30)与所述输入齿轮(10)外啮合；
包括用于传递动力的第一齿圈(60)和第二齿圈(70)，所述第一齿圈(60)和所述第二齿圈(70)均围设于多根所述行星轮轴(20)外，且所述第一齿圈(60)与各所述行星轮轴(20)上的所述第二行星齿轮(40)内啮合，所述第二齿圈(70)与各所述行星轮轴(20)上的所述第三行星齿轮(50)内啮合；
包括用于分别输出动力的第一输出轴(80)和第二输出轴(90)，所述第一输出轴(80)和所述第二输出轴(90)同轴设置，所述第一齿圈(60)与所述第一输出轴(80)相连，所述第二齿圈(70)与所述第二输出轴(90)相连。
2.根据权利要求1所述的双自由度共轴输出行星传动机构，其特征在于，
各所述行星轮轴(20)上的所述第一行星齿轮(30)与所述输入齿轮(10)啮合处节线的中点、所述第二行星齿轮(40)与所述第一齿圈(60)啮合处节线的中点及所述第三行星齿轮(50)与所述第二齿圈(70)啮合处节线的中点在同一直线上，以确保所述行星轮轴(20)自转及沿水平方向的扭矩平衡。
3.根据权利要求1所述的双自由度共轴输出行星传动机构，其特征在于，
所述双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于对所述行星轮轴(20)进行径向支承的输入外支承环(100)、输入内支承环(110)、输出外支承环(120)及输出内支承环(130)；
所述输入外支承环(100)和所述输入内支承环(110)均设置于多根所述行星轮轴(20)的动力输入端，且所述输入外支承环(100)的内环壁与多根所述行星轮轴(20)的外环壁线接触，所述输入内支承环(110)的外环壁与多根所述行星轮轴(20)的外环壁线接触；
所述输出外支承环(120)和所述输出内支承环(130)均设置于多根所述行星轮轴(20)的动力输出端，且所述输出外支承环(120)的内环壁与多根所述行星轮轴(20)的外环壁线接触，所述输出内支承环(130)的外环壁与多根所述行星轮轴(20)的外环壁线接触。
4.根据权利要求3所述的双自由度共轴输出行星传动机构，其特征在于，
所述双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于安装所述输入齿轮(10)的齿轮轴(140)，所述输入齿轮(10)装设于所述齿轮轴(140)的外圆上且与所述齿轮轴(140)一体化设计；
所述输入内支承环(110)装设于所述齿轮轴(140)的外圆上，且所述输入内支承环(110)的内环与所述齿轮轴(140)的外圆之间装设于用于提供行星轮轴(20)轴向支承的支承轴承(150)。
5.根据权利要求1所述的双自由度共轴输出行星传动机构，其特征在于，
所述双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于连接所述第一齿圈(60)与所述第一输出轴(80)的第一连接套筒(160)和第二连接套筒(170)；
所述第一连接套筒(160)的一端与所述第一齿圈(60)相连；
所述第二连接套筒(170)的一端与所述第一连接套筒(160)的另一端相连，所述第二连接套筒(170)的另一端与所述第一输出轴(80)相连。
6.根据权利要求5所述的双自由度共轴输出行星传动机构，其特征在于，
所述双自由度共轴输出行星传动机构还包括用于连接所述第二齿圈(70)与所述第二输出轴(90)的第三连接套筒(180)和第四连接套筒(190)；
所述第三连接套筒(180)的一端与所述第二齿圈(70)相连；
所述第四连接套筒(190)的一端与所述第三连接套筒(180)的另一端相连，所述第四连接套筒(190)的另一端与所述第二输出轴(90)相连。
7.根据权利要求1所述的双自由度共轴输出行星传动机构，其特征在于，
所述第一输出轴(80)和所述第二输出轴(90)均为空心轴，且所述第二输出轴(90)装设于所述第一输出轴(80)内。
8.根据权利要求1所述的双自由度共轴输出行星传动机构，其特征在于，
所述行星轮轴(20)的数量为多根，多根所述行星轮轴(20)沿所述输入齿轮(10)的外圆周均匀间隔设置，且各所述行星轮轴(20)为空心轴。
9.根据权利要求1所述的双自由度共轴输出行星传动机构，其特征在于，
所述第一行星齿轮(30)、所述第二行星齿轮(40)及所述第三行星齿轮(50)与所述行星轮轴(20)一体化加工成型。
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