CN106917847A - 机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其包括输入齿轮轴、一级左侧行星轮、一级右侧行星轮、不动内齿轮、行星架、二级左侧行星轮、二级右侧行星轮、输出齿轮轴、左壳体、右壳体、花键轴。在不改变原有齿轮配齿的情况下，本发明每一级中每一排有3个行星轮，每排中的行星轮均匀分布，进而每一级两排中所有的行星轮均匀分布，且输入齿轮轴轮齿采用非等模数非等压力角设计。从而使本发明啮合齿数成倍增加，啮合轮齿所受的冲击载荷大大降低，振动和噪声减小，均载特性好，传动更平稳；且可以有效的进行误差补偿，提高传动精度；且齿轮磨损小，太阳轮的承载能力大。

Description

机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统

技术领域

本发明涉及齿轮传动技术领域，具体涉及一种体积小、传动平稳、传动精度高、振动和噪声小的机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统。

背景技术

行星齿轮传动在机构学上称之为指周转轮系。周转轮系利用多个行星轮来分担载荷，与普通齿轮传动相比，具有体积小、重量轻、结构紧凑、传递功率高、承载能力大等特点。因此，周转轮系传动被人们广泛用来代替普通齿轮传动作为减速、增速和变速机构。

常用的3Z-Ⅰ型渐开线圆柱齿轮行星齿轮传动机构包括太阳轮、固定内齿轮、一级行星轮系统、二级行星轮系统、行星架和输出内齿轮。太阳轮将动力传递给一级行星轮系统，一级行星轮系统与固定内齿轮啮合，一级行星轮系统与二级行星轮系统同步转动，由二级行星轮系统与输出内齿轮啮合将动力由输出内齿轮输出。其中行星架不承受外力矩的作用，只用于支撑行星轮心轴所必需的结构元件。

机器人用微小型渐开线圆柱齿轮传动系统要求啮合轮齿强度高、传动精度高、使用寿命长。将3Z-Ⅰ型渐开线圆柱齿轮行星齿轮传动作为机器人用微小型传动系统存在的缺点：3Z-Ⅰ型渐开线圆柱行星齿轮传动行星传动系统常采用三个行星轮，因为增多行星轮个数在传动比不变的情况下会增大传动系统的尺寸，进而增加了重量。由于采用的行星轮个数少，啮合轮齿承受的冲击载荷较大，振动和噪声大，传动不平稳，影响传动系统精度和使用寿命。同时微小型渐开线圆柱齿轮传动系统太阳轮尺寸较小，齿数少，太阳轮的齿根承载强度变低易出现断齿的现象。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，该行星传动系统行星轮采用双排并联均布分流结构，体积小，传动平稳，振动和噪声小，传动精度高，均载性能好，齿轮磨损小、使用寿命长。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，包括左壳体、右壳体和安装于左壳体与右壳体之间的行星齿轮传动机构主体，所述左壳体与右壳体之间为螺栓连接；所述行星齿轮传动机构主体包括的输入齿轮轴、不动内齿轮、一级行星轮系统、行星架、二级行星轮系统和输出齿轮轴；所述一级行星轮系统包括一级左侧行星轮和一级右侧行星轮，所述输入齿轮轴安装在一级行星轮系统的中心，所述一级左侧行星轮和一级右侧行星轮错位设置在输入齿轮轴的两侧，且输入齿轮轴与一级左侧行星轮和一级右侧行星轮啮合传动连接；所述一级行星轮系统安装在不动内齿轮内，所述不动内齿轮与一级行星轮系统的一级左侧行星轮和一级右侧行星轮啮合传动连接；所述一级行星轮系统与二级行星轮系统之间通过花键轴连接；所述二级行星轮系统包括二级左侧行星轮和二级右侧行星轮，所述输出齿轮轴为输出内齿轮轴，所述二级行星轮系统安装在输出齿轮轴内，且所述输出齿轮轴与所述二级行星轮系统的二级左侧行星轮和二级右侧行星轮啮合传动连接。

扭矩与转速通过所述输入齿轮轴传递于一级行星轮系统，扭矩与转速由一级行星轮系统通过花键轴传递于二级行星轮系统，所述二级行星轮系统与输出齿轮轴通过啮合传动将动力经输出齿轮轴输出。

优选的方案，所述一级行星轮系统包括三个均布的一级左侧行星轮和三个均布的一级右侧行星轮，所述一级左侧行星轮和一级右侧行星轮均绕所述输入齿轮轴均匀分布，且每一个一级左侧行星轮与其相邻的一级右侧行星轮之间的夹角均为60°；所述二级行星轮系统包括三个均布的二级左侧行星轮和三个均布的二级右侧行星轮，所述二级左侧行星轮和二级右侧行星轮均绕所述的输入齿轮轴均匀分布，且每一个二级左侧行星轮与其相邻的二级右侧行星轮之间的夹角均为60°。

通过采用采用上述双排并联均布分流结构，使传动系统的啮合齿数成倍增加，进而使啮合轮齿所受的冲击载荷大大降低，振动和噪声减小，均载特性好，传动更平稳。在加工精度不变的情况下，越多的行星轮在安装时可以有效的进行误差补偿，提高传动精度。增多行星轮，每个行星轮的承载较原有的行星轮承载变小并且更为均衡，在运转相同的时间，齿轮磨损小，均载特性好，传动更平稳。

优选的方案，所述输入齿轮轴轮齿与一级行星轮系统的模数不相同，且压力角也不相同。因为输入齿轮轴的输入齿轮齿数少，现采用非等模数的设计方法，改变输入齿轮的模数与压力角，使得输入齿轮与行星轮的啮合角接近28°，因为啮合角接近28°按照齿面接触强度来说，可传递载荷为20°的标准齿轮的2～2.5倍，从而增大了太阳轮的承载能力。

优选的方案，所述不动内齿轮与左壳体通过键连接，采用过盈配合使不动内齿轮固定于左壳体内，使得固定更牢固，传动更精准。

优选的方案，所述输入齿轮轴同时与一级左侧行星轮和一级右侧行星轮啮合；所述一级左侧行星轮与二级左侧行星轮之间为花键连接且二者分别固装于花键轴两端，所述一级右侧行星轮与二级右侧行星轮之间也为花键连接且二者分别固装于花键轴两端；扭矩与转速通过所述一级左侧行星轮和一级右侧行星轮传递给二级左侧行星轮与二级右侧行星轮。采用此种方法，使得一级左侧行星轮和二级左侧行星轮、一级右侧行星轮与二级右侧行星轮之间获得相同的自转转速。

优选的方案，所述花键轴固定于行星架上，且所述花键轴与行星架之间设有滚动轴承，使得一级行星轮系统与二级行星获得相同的公转转速。

优选的方案，所述二级左侧行星轮和二级右侧行星轮同时与所述输出齿轮轴啮合，经输出齿轮轴将动力输出。

优选的方案，所述输入齿轮轴的中间开设有退刀槽。

优选的方案，所述一级左侧行星轮和一级右侧行星轮的齿宽均小于二级左侧行星轮和二级右侧行星轮的齿宽。所述的一级左侧行星轮与一级右侧行星轮属于高速级，承受的载荷比二级左侧行星轮与二级右侧行星轮承受的载荷小，因此一级左侧行星轮和一级右侧行星轮的齿宽小于二级左侧行星轮和二级右侧行星轮的齿宽。

优选的方案，所述左壳体上开有散热孔。因本发明整体结构较小，采用的是脂润滑，在左壳体开有散热孔，利于传动系统长时间满负荷运转。

通过采用以上技术方案，本发明机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统与现有技术相比，其有益效果为：

1)在不改变原有齿轮配齿的情况下，本发明行星传动系统行星轮采用双排并联均布分流结构：将行星架上的前后两级中的行星轮分别分为左右两排，每一级中每一排有3个行星轮，每排中的行星轮均匀分布，每一级左右两排空间相邻的两个行星轮错开60°，进而每一级两排中所有的行星轮均匀分布。通过采用此种结构，使传动系统的啮合齿数成倍增加，啮合轮齿所受的冲击载荷大大降低，振动和噪声减小，均载特性好，传动更平稳。

2)在加工精度不变的情况下，本发明采用较多的行星轮，在安装时可以有效的进行误差补偿，提高传动精度。

3)本发明增多了行星轮，每个行星轮的承载力较原有的行星轮承载力变小，并且承载更为均衡，在运转相同的时间的情况下，齿轮磨损小，均载特性更好，传动更平稳。

4)本发明作为太阳轮的输入齿轮轴的齿数少，现采用非等模数的设计方法，改变输入齿轮的模数与压力角，使得输入齿轮与行星轮的啮合角增大，从而增大了太阳轮的承载能力。

5)因本发明整体结构较小，采用的是脂润滑，而本发明在左壳体开有散热孔，更利于传动系统长时间满负荷运转。

6)本发明根据一级行星轮系统和二级行星轮系统承受的载荷，使一级左侧行星轮和一级右侧行星轮的齿宽小于二级左侧行星轮和二级右侧行星轮的齿宽，在保证承载的前提下，减少了行星齿轮所占用的空间，结构布置合理。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明的爆炸结构图；

图3为本发明的行星轮双排并联均布分流结构剖视图；

图4为本发明的一级左右侧行星轮分布安装结构图；

图中标记为：1输入齿轮轴，2一级左侧行星轮，3一级右侧行星轮，4不动内齿轮，5行星架，6二级左侧行星轮，7二级右侧行星轮，8输出齿轮轴，9左壳体，10右壳体，11花键轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实例，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

结合图1、图2、图3、图4：本发明机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其包括输入齿轮轴1、一级左侧行星轮2、一级右侧行星轮3、不动内齿轮4、行星架5、二级左侧行星轮6、二级右侧行星轮7、输出齿轮轴8、左壳体9、右壳体10、花键轴11。

本发明行星传动系统行星轮采用双排并联均布分流结构，将行星架上的前后两级中的行星轮分别分为左右两排，每一级中每一排有3个行星轮，每排中的行星轮均匀分布，每一级左右两排空间相邻的两个行星轮错开60°，进而每一级两排中所有的行星轮均匀分布。

左壳体9、右壳体10之间安装有行星齿轮传动机构主体，左壳体9与右壳体10之间为螺栓连接；所述行星齿轮传动机构主体包由左到右依次设置的输入齿轮轴1、不动内齿轮4、一级行星轮系统、行星架5、二级行星轮系统、和输出齿轮轴8；所述一级行星轮系统的中心设有输入齿轮轴1，所述输入齿轮轴1与一级行星轮系统啮合传动连接，扭矩与转速通过所述输入齿轮轴1传递于一级行星轮系统，所述不动内齿轮内4设有一级行星轮系统，所述不动内齿轮4与一级行星轮系统啮合，所述一级行星轮系统与二级行星轮系统之间通过花键轴11连接；扭矩与转速由一级行星轮系统通过花键轴11传递于二级行星轮系统，所述一级行星轮系统和二级行星轮系统均包括叠加设置的左右两排行星轮，且叠加设置的左右两排行星轮之间设有间隙；所述输出齿轮轴内设有二级行星轮系统，所述输出齿轮轴与所述二级行星轮系统啮合，所述输出齿轮轴为输出内齿轮轴，所述二级行星轮系统与输出齿轮轴8通过啮合传动将动力经输出齿轮轴输出。

所述一级行星轮系统包括三个均布的一级左侧行星轮2和三个均布的一级右侧行星轮3，所述一级左侧行星轮2和一级右侧行星轮3均绕所述输入齿轮轴1均匀分布，且每一个一级左侧行星轮2与其相邻的一级右侧行星轮3之间的夹角均为60°；所述二级行星轮系统包括三个均布的二级左侧行星轮6和三个均布的二级右侧行星轮7，所述二级左侧行星轮6和二级右侧行星轮7均绕所述的输入齿轮轴1均匀分布，且每一个二级左侧行星轮6与其相邻的二级右侧行星轮7之间的夹角均为60°

输入齿轮轴1轮齿采用非等模数非等压力角设计方案，增大与一级行星轮系统啮合的压力角，增大输入齿轮轴轮齿的承载能力。

输入齿轮轴1同时与一级左侧行星轮2、一级右侧行星轮3啮合将扭矩与转速传递于二级左侧行星轮6与二级右侧行星轮7，一级左侧行星轮2与二级左侧行星轮6采用花键连接且固装于花键轴11两端，齿轮与花键轴采用过盈配合，使得一级左侧行星轮2与二级左侧行星轮6获得相同的自转转速。

不动内齿轮4与左壳体9通过键连接，采用过盈配合使得不动内齿轮4被左壳体9牢牢固定。

一级右侧行星轮3与二级右侧行星7轮采用与所述一级左侧行星轮2与二级左侧行星轮6相同的安装方式方法获得相同的自转速度。

行星架5安装于所述的一级左侧行星轮2与二级左侧行星轮6之间，用于支撑所述的花键轴11，每个支撑花键轴之处均安装有轴承，使得一级行星轮系统与二级行星获得相同的公转转速。

二级左侧行星轮6、二级右侧行星轮7同时与所述输出内齿轮轴8啮合，经输出内齿轮轴8将动力输出。

输入轴与太阳轮为一整体成为输入齿轮轴1，由于两排行星轮之间存在间距，所述太阳轮较原来宽，所述太阳轮齿中间开有退刀槽，提高了润滑效果。

一级左侧行星轮2与一级右侧行星轮3属于高速级，承受的载荷比二级左侧行星轮6与二级右侧行星轮7承受的载荷小，因此一级左侧行星轮2、一级右侧行星轮3的齿宽小于二级左侧行星轮6、二级右侧行星轮7的齿宽。

本发明机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，因整体结构较小，采用脂润滑，在所述左壳体9开有散热孔，利于传动系统长时间满负荷运转。

上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (10)

1.机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其包括左壳体、右壳体和安装于左壳体与右壳体之间的行星齿轮传动机构主体，所述左壳体与右壳体之间为螺栓连接；其特征在于，所述行星齿轮传动机构主体包括的输入齿轮轴、不动内齿轮、一级行星轮系统、行星架、二级行星轮系统和输出齿轮轴；所述一级行星轮系统包括一级左侧行星轮和一级右侧行星轮，所述输入齿轮轴安装在一级行星轮系统的中心，所述一级左侧行星轮和一级右侧行星轮错位设置在输入齿轮轴的两侧，且输入齿轮轴与一级左侧行星轮和一级右侧行星轮啮合传动连接；所述一级行星轮系统安装在不动内齿轮内，所述不动内齿轮与一级行星轮系统的一级左侧行星轮和一级右侧行星轮啮合传动连接；所述一级行星轮系统与二级行星轮系统之间通过花键轴连接；所述二级行星轮系统包括二级左侧行星轮和二级右侧行星轮，所述输出齿轮轴为输出内齿轮轴，所述二级行星轮系统安装在输出齿轮轴内，且所述输出齿轮轴与所述二级行星轮系统的二级左侧行星轮和二级右侧行星轮啮合传动连接。

2.根据权利要求1所述的机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其特征在于，所述一级行星轮系统包括三个均布的一级左侧行星轮和三个均布的一级右侧行星轮，所述一级左侧行星轮和一级右侧行星轮均绕所述输入齿轮轴均匀分布，且每一个一级左侧行星轮与其相邻的一级右侧行星轮之间的夹角均为60°；所述二级行星轮系统包括三个均布的二级左侧行星轮和三个均布的二级右侧行星轮，所述二级左侧行星轮和二级右侧行星轮均绕所述的输入齿轮轴均匀分布，且每一个二级左侧行星轮与其相邻的二级右侧行星轮之间的夹角均为60°。

3.根据权利要求1所述的机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其特征在于，所述输入齿轮轴轮齿与一级行星轮系统中齿轮的模数不相同，且压力角也不相同。

4.根据权利要求1所述的机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其特征在于，所述不动内齿轮与左壳体通过键连接，采用过盈配合使不动内齿轮固定于左壳体内。

5.根据权利要求2所述的机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其特征在于，所述输入齿轮轴同时与一级左侧行星轮和一级右侧行星轮啮合；所述一级左侧行星轮与二级左侧行星轮之间为花键连接且二者分别固装于花键轴两端，所述一级右侧行星轮与二级右侧行星轮之间也为花键连接且二者分别固装于花键轴两端；扭矩与转速通过所述一级左侧行星轮和一级右侧行星轮传递给二级左侧行星轮与二级右侧行星轮。

6.根据权利要求1或5所述的机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其特征在于，所述花键轴固定于行星架上，且所述花键轴与行星架之间设有滚动轴承。

7.根据权利要求2所述的机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其特征在于，所述二级左侧行星轮和二级右侧行星轮同时与所述输出齿轮轴啮合，经输出齿轮轴将动力输出。

8.根据权利要求1所述的机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其特征在于，所述输入齿轮轴的中间开设有退刀槽。

9.根据权利要求1所述的机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其特征在于，所述一级左侧行星轮和一级右侧行星轮的齿宽均小于二级左侧行星轮和二级右侧行星轮的齿宽。

10.根据权利要求1所述的机器人用微小型行星轮双排并联均布多模数齿轮传动系统，其特征在于，所述左壳体上开有散热孔。