CN107387671A - 双输入行星排减速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种行星排齿轮结构减速器。包括机械系统、润滑系统等，由普通齿轮结构部分与行星排结构部分组成，含单排或多排行星排，具有多种传动路径，特征是行星排结构部分具有双输入连接结构。可以选择其传动比式子具有分母相减性的传动路径或其异构形式作为减速器的结构，通过选择行星排构造、调整减速器各部件齿数来调节各行星排特性参数与各连接系数的取值，可利用其传动比式子的分母相减性，使传动比式子分母绝对值极小化而分子绝对值不极小化从而传动比绝对值极大化，实现传动比较大的减速器。该减速器可作为独立的减速器、加速器或作为传动机械中的局部。

Description

双输入行星排减速器

技术领域

本发明涉及一种行星排机械减速器，具体为具有双输入连接结构的，利用了其传动比式子的分母相减性的行星排减速器。

背景技术

为了大范围灵活地改变动力系统的转矩和转速，很多动力机械都配置了机械减速器。现有机械减速器主要有圆柱齿轮减速器、涡轮蜗杆减速器、行星齿轮机械减速器、摆线针轮减速器、谐波传动减速器等。现有的减速器中圆柱齿轮减速器与涡轮蜗杆减速器体积较大，传动比较小；摆线针轮减速器与谐波传动减速器结构复杂，制造成本较高，传动力矩不大；采用行星排齿轮结构的减速器结构简单，但一般是只利用其齿轮传动，没有成分利用其行星排传动特性，减速效率低下。可以说现有减速器各有其缺陷。设计生产制造体积较小、传动比较大的行星排减速器是我们的目的。

发明内容

为了实现设计生产制造体积较小、传动比较大的行星排减速器的目的，本发明提出一种行星排减速器：具有双输入连接结构的，利用了其传动比式子的分母相减性的行星排减速器。

行星排齿轮结构的减速器，包括由单排或多排行星排组成的行星排齿轮机械系统，润滑系统，安装支撑与保护系统等，机械系统包括行星排种类顺序、行星排间连接、输入输出锁定连接、行星排构造等。

行星排由两个中心轮(太阳轮或内齿圈)与带行星轮的行星架三种部件组成，三种部件的啮合关系决定行星排种类。行星排按行星架上行星轮层级数的单与双可分为单层星行星排、双层星行星排。单层星行星排的单层行星轮对内与太阳轮啮合对外与内齿圈啮合；双层星行星排的两层行星轮中内层行星轮对内与太阳轮啮合，外层行星轮对外与内齿圈啮合，内层行星轮外层行星轮相互啮合。行星排种类不同，其运动规律不同，遵循的运动方程不同。

行星排三种部件的齿形、齿数关系与行星轮组数目就是行星排构造，主要表现为行星排的特性参数。行星排构造在减速器生产为成品后就不可改变，行星排构造也决定了减速器的性能性质。尤其是行星排的特性参数，决定了行星排各部件的运动规律和运动方程。

我们把减速器的输入转速与输出转速之比称为传动比，把依照连接条件解行星排运动方程而得到的以行星排特性参数与连接系数为函数表示减速器传动比的式子称为传动比式子。传动比式子化为整式后，其分母中同时具有带正号项与带负号项，且传动比式子中行星排特性参数与连接系数值域合适，可以提供分母绝对值极小化而分子绝对值不极小化的数值解，我们称该传动比式子具有分母相减性。本发明减速器就是具有双输入连接结构的行星排减速器中传动比式子具有分母相减性者，通过选择双输入连接结构及行星排结构，通过分析其传动比式子，可以寻找其传动比式子具有分母相减性者，以其结构作为本发明减速器的结构。通过调节减速器各部件的齿数，可以调节行星排特性参数与连接系数的取值，可以使具有分母相减性的传动比式子的分母绝对值极小化而分子绝对值不极小化，从而使传动比式子绝对值极大化，使本发明减速器传动比值等于或接近设计所需的大的传动比值，实现高效减速。

普通齿轮减速器，通常是一个输入连接起作用。普通行星排结构的减速器，通常有一个输入连接、一个锁定连接起作用。在连接中，连接传动前的局部输入转速与连接传动后的局部输出转速之比称为连接系数。间接连接的连接系数常不等于1.0，连接系数值可为正值负值，设k为正实数，连接系数可为k或-k。具有多个连接且多个连接的连接系数不相等时，我们就称这多个连接为非等比连接关系。本发明提出的双输入行星排减速器的连接结构与普通齿轮减速器或普通行星排减速器均不同，具有双输入连接结构。即双输入行星排减速器分为普通机械连接部分与行星排部分，行星排部分可以由单个或多个行星排组成，特征是行星排部分具有两个输入连接，两个输入连接的非零速度不相等，没有锁定连接。具有这样的双输入连接结构且其传动比式子具有分母相减性的减速器，称为双输入行星排减速器。双输入行星排减速器的两个输入连接通常是两个间接输入连接，或一个直接输入连接与一个间接输入连接，一般是非等比连接关系。只要是具有双输入连接结构的行星排减速器，都是双输入行星排减速器。

本发明双输入行星排减速器可以具有多种具体结构，结构分为普通齿轮结构部分与行星排结构部分。其行星排结构部分可以是单排或多排行星排，其行星排接工本费具有双输入连接结构，其中有两种单排行星排结构的传动路径最简单。下面就是本发明结构最简单的两种行星排结构及传动路径以及它们的各传动比式子的阐述：

传动路径一：行星排结构为单排单层星行星排，双输入连接结构为：一个直接输入连接，连接对象为太阳轮，一个间接输入连接，连接对象为内齿圈(t，q)；输出连接对象为行星架(j)，其中间接输入连接由相互啮合的五个普通齿轮构成，连接系数小于零，参见图1。设该间接输入连接的连接系数为-k，根据传动路径一给定的连接条件，可以列出行星排的运动特性方程并求解出传动路径一的传动比式子。该传动比式子为k(1+a)/(k-a)。

传动路径二：行星排结构为单排双层星行星排，双输入连接结构为：一个直接输入连接，连接对象为太阳轮，一个间接输入连接，连接对象为内齿圈(t，q)；输出连接对象为行星架(j)，其中间接输入连接由相互啮合的四个普通齿轮构成，连接系数大于零且不等于1.0，参见图2。设该间接输入连接的连接系数为k，根据传动路径二给定的连接条件，可以列出行星排的运动特性方程并求解出传动路径二的传动比式子。该传动比式子为k(1-a)/(k-a)。

这两个传动比式子均具有分母相减性。传动比式子分母绝对值极小化而分子绝对值不极小化的条件为a极接近于k。

除了单排行星排对应的这两种传动路径，本发明还可以有多排行星排结构对应的多种传动路径。本发明所述的传动路径，各自包括各种连接，所述同一连接可以有多种走向，多个连接之间可以有不同顺序，这些连接的不同走向与顺序并不影响各传动路径的传动比式子，不影响传动比。不同的连接的走向与顺序所组成的传动路径称为本发明相应的各传动路径的异构形式。这些异构形式中，各连接的不同走向可以改变减速器的工艺效率、传动效率、间隙、回差等性质，可以根据实际需要选择采用本发明传动路径及其各种异构形式。

本发明所述极小、极大、极小化、极大化是指传动比式子分母、传动比式子分子、传动比式子或传动比数值的绝对值的极小、极大、极小化、极大化。本发明所述传动比式子的分母绝对值极小化指其分母的绝对值至少小于0.32。在需要关注减速器的传动转矩方向时，就要关注传动比数值或传动比式子的正负。

本发明减速器通过以下步骤开展利用：1，选择行星排结构与传动路径，选择具有分母相减性的传动比式子，其对应的传动路径或其异构形式作为本发明减速器的结构。2，使传动比式子等于设计所需的传动比值，解方程，寻找使传动比式子分母绝对值极小化而分子绝对值不极小化的各行星排特性参数与各间接连接系数的数值解。3，通过调整行星排构造、调整减速器各部件的齿数来调节各行星排特性参数与各连接系数的取值，使其等于或接近数值解，从而使减速器的实际传动比值等于或接近设计所需的大的传动比值。减速器反向使用即为加速器。

现有的行星排减速器没有类似本发明双输入行星排减速器的，一般减速器都采用单输入结构。为获得较大传动比，现有行星排减速器均着眼于选择使用行星排结构中传动比式子的分子绝对值较大者，传动比式子分母的绝对值没有小于0.32者。没有人提出双输入连接结构行星排有一些传动比式子具有分母相减性。没有人提出利用具有分母相减性的传动比式子及相应传动路径的方法，没有人提出通过调整行星排构造、调整减速器各部件齿数来调节各行星排特性参数与连接系数使传动比式子分母绝对值极小化而分子绝对值不极小化从而使传动比式子绝对值极大化的方法。本发明双输入行星排减速器的技术关键在于选择具有分母相减性特性传动比式子的，具有双输入连接结构行星排的传动路径作为本发明减速器结构以及利用传动比式子分母相减性的方法。

本发明所述双输入行星排减速器，其有益之处在于：丰富了行星排减速器的理论。提出了双输入行星排减速器的多种传动路径(含两种最简单传动路径)。提出了通过调整行星排构造、调整减速器各部件齿数来调节行星排特性参数与连接系数的取值，就可以利用具有分母相减性特性的传动比式子，形成等于或接近设计所需传动比值的单排行星排减速器的方法。

附图说明

图1为本发明双输入行星排减速器传动路径一的示意图，也是本发明实施例1示意图。图中双输入连接结构的间接输入连接的一号齿轮标为1，二号齿轮标为2，三号齿轮标为3，四号齿轮标为4，五号齿轮标为5。

图2为本发明双输入行星排减速器传动路径二的示意图。

以上各图中输入连接、输出连接用箭头标出。图中行星排各部件只示意连接与结构关系，未反映实际尺寸。

具体实施方式

实施例1：本发明的实施例1——双输入行星排传动路径一减速器。各连接参见图1，图中双输入连接结构的间接输入连接的一号齿轮标为1，二号齿轮标为2，三号齿轮标为3，四号齿轮标为4，五号齿轮标为5，连接系数为-k。减速器的传动比式子为k(1+a)/(k-a),当设计所需的传动比值为600时，使k(1+a)/(k-a)＝600,解方程有无数组解，取其中k＝2.0、a＝1.990033223这一组作为数值解。实际的行星排特性参数值取a＝201/101，即太阳轮齿数101、内齿圈齿数201，间接输入连接的一号齿轮齿数40、二号齿轮齿数30、三号齿轮齿数20、四号齿轮齿数60、五号齿轮齿数80，连接系数为-2.0，接近于数值解。这时传动比式子分母的值约等于0.0099，实际传动比值为604，与设计所需的传动比值600相比偏差小于0.67％，可以接受该实际的行星排特性参数值与连接系数值作为减速器的性能指标。

本实施例1这种类型的减速器可以有很多组具体行星排特性参数与连接系数实施值，本实施例1只是选取其中一组示例。

设计生产制造本实施例1减速器时，按上述方法分别设计减速器的机械系统，然后按照实际需要开展材料、外形、加工等工艺设计，开展润滑系统、安装支撑与保护系统的设计，然后就可以生产制造了。

上述实施例仅为本发明的部分实施方式，本发明提出，只要在行星排减速器中采用了双输入连接结构，采用了本发明所述其传动比式子具有分母相减性的传动路径或其异构形式作为减速器的结构，通过调节各行星排特性参数与连接系数使得传动比式子分母的绝对值小于0.32，不论这种减速器是独立的减速器，还是作为传动机械中的局部，均应落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.双输入行星排减速器，其特征在于该行星排减速器具有双输入连接结构，且其传动比式子具有分母相减性，所述双输入连接结构即：双输入行星排减速器分为普通齿轮结构部分与行星排结构部分，行星排结构部分可以由单排或多排行星排组成，可以具有多种传动路径，特征是行星排结构部分具有双输入连接结构，即行星排结构部分具有两个输入连接，两个输入连接的非零速度不相等，没有锁定连接，所述传动比式子具有分母相减性即：传动比式子化为整式后，其分母同时具有带正号项与带负号项，且传动比式子中的各行星排特性参数与各连接系数的取值域合适，可以提供使其分母绝对值极小化而分子绝对值不极小化的数值解，具有这样的双输入连接结构且其传动比式子具有分母相减性的行星排减速器，称为双输入行星排减速器。

2.如权利要求1所述的双输入行星排减速器，其特征还在于该减速器使用了利用传动比式子分母相减性的方法，即：使传动比式子等于设计所需的传动比值，解方程，寻找使传动比式子分母绝对值极小化而分子绝对值不极小化的各行星排特性参数与各连接系数的数值解，通过调整行星排构造、调整减速器各部件齿数来调节行星排特性参数与连接系数的取值，使这些取值等于或接近数值解，从而使减速器的实际传动比值等于或接近设计所需的传动比值，这就是利用传动比式子分母相减性的方法，其中传动比式子分母绝对值极小化的显著特征是其分母的绝对值小于0.32。

3.如权利要求1、2所述的双输入行星排减速器，可以作为独立减速器、加速器或作为传动机械中的局部。