CN114110116A - 双动力冗余驱动的多级传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种双动力冗余驱动的多级传动装置，属于机械传动技术领域，特别涉及冗余驱动技术范畴。采用圆柱齿轮传动作为双动力冗余驱动，解决机械传动中由驱动故障导致传动失效的问题，使得其中一个驱动发生故障的情况下传动装置仍能正常工作，而且能够实现大的传动比。同时提出由圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动分别作为双动力冗余驱动的多级传动装置。

Description

双动力冗余驱动的多级传动装置
技术领域
本发明涉及一种双动力冗余驱动的多级传动装置，属于机械传动技术领域，特别涉及冗余驱动技术范畴。
背景技术
机械传动系统中，由于驱动装置故障所造成的结果往往是灾难性的，因此多动力输入、冗余驱动是近年来一个重要的研究领域，双动力冗余驱动系统，当其中一个驱动发生故障时，另一个驱动可正常工作，另外，双动力冗余驱动系统也可实现双动力混合驱动。
双动力冗余驱动系统在新能源车上得到了广泛应用，国内多个车辆研究机构和生产厂家进行了长期的攻关研究、获得了丰富的研究成果。发明专利“动力合成传动装置”CN113494581A采用弹性连杆联接两个与输出齿轮独立啮合的输入齿轮，传动过程中输入转速波动引起的转速同步差异，由弹性连杆长度变化补偿，避免齿轮啮合运动干涉，保持各输入齿轮与输出齿轮始终正确啮合传动，实现多动力合成输出，应用于多动力混合驱动。探索研究传动效率高、传动比大、结构简单、工作稳定的双动力冗余驱动的传动系统具有实用价值。
发明内容
本发明的目的是要提供一种双动力冗余驱动的多级传动装置，解决机械传动中由驱动故障导致传动失效的问题，使得其中一个驱动发生故障的情况下传动装置仍能正常工作，而且能够实现大的传动比。
为了达到本发明的目的所采取的技术方案如下：
双动力冗余驱动的多级传动装置包括：第一主动圆柱齿轮(1)、第二主动圆柱齿轮(2)、从动圆柱齿轮(3)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)、偏心连接轴(6)、等角速比输出机构(7)以及机架(17)，第一动力驱动n1输至第一主动圆柱齿轮(1)，第二动力驱动n2输至第二主动圆柱齿轮(2)，第一主动圆柱齿轮(1)和第二主动圆柱齿轮(2)分别绕机架(17)上平行轴转动并同时与从动圆柱齿轮(3)平行轴啮合，从动圆柱齿轮(3)获得运动n3，内齿圈(4)固定于机架(17)，从动圆柱齿轮(3)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)通过偏心连接轴(6)连接，从动圆柱齿轮(3)与偏心连接轴(6)同轴固连并绕内齿圈(4)的轴线转动，行星齿轮(5)偏心安装在偏心连接轴(6)上，内齿圈(4)与行星齿轮(5)正确啮合，行星齿轮(5)与等角速比输出机构(7)连接，行星齿轮(5)的自转传递至等角速比输出机构(7)并进行动力输出n4，由此，构成本发明中由圆柱齿轮传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置的权利要求形式(如图1)。
上述由圆柱齿轮传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置中，用第一圆柱蜗杆(8)替换第一主动圆柱齿轮(1)、第二圆柱蜗杆(9)替换第二主动圆柱齿轮(2)、第一蜗轮(10)替换从动圆柱齿轮(3)，第一动力驱动n1输入至第一圆柱蜗杆(8),第二动力驱动n2输入至第二圆柱蜗杆(9)，第一圆柱蜗杆(8)、第二圆柱蜗杆(9)分别绕机架(17)上平行轴转动并同时与第一蜗轮(10)垂直交错轴啮合，第一蜗轮(10)获得运动n3，内齿圈(4)固定于机架(17)，第一蜗轮(10)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)通过偏心连接轴(6)连接，第一蜗轮(10)与偏心连接轴(6)同轴固连并绕内齿圈(4)的轴线转动，行星齿轮(5)偏心安装在偏心连接轴(6)上，内齿圈(4)与行星齿轮(5)正确啮合，行星齿轮(5)与等角速比输出机构(7)连接，行星齿轮(5)的自转传递至等角速比输出机构(7)并进行动力输出n4，构成本发明由圆柱蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置的权利要求形式(如图2)。
上述由圆柱齿轮传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置中，用第一环面蜗杆(11)替换第一主动圆柱齿轮(1)、第二环面蜗杆(12)替换第二主动圆柱齿轮(2)、第二蜗轮(13)替换从动圆柱齿轮(3)，第一动力驱动n1输入至第一环面蜗杆(11),第二动力驱动n2输入至第二环面蜗杆(12)，第一环面蜗杆(11)、第二环面蜗杆(12)分别绕机架(17)上平行轴转动并同时与第二蜗轮(13)垂直交错轴啮合，第二蜗轮(13)获得运动n3，内齿圈(4)固定于机架(17)，第二蜗轮(13)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)通过偏心连接轴(6)连接，第二蜗轮(13)与偏心连接轴(6)同轴固连并绕内齿圈(4)的轴线转动，行星齿轮(5)偏心安装在偏心连接轴(6)上，内齿圈(4)与行星齿轮(5)正确啮合，行星齿轮(5)与等角速比输出机构(7)连接，行星齿轮(5)的自转传递至等角速比输出机构(7)并进行动力输出n4，构成本发明由环面蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置的权利要求形式(如图3)。
上述由圆柱齿轮传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置中，用第一锥蜗杆(14)替换第一主动圆柱齿轮(1)、第二锥蜗杆(15)替换第二主动圆柱齿轮(2)、锥蜗轮(16)替换从动圆柱齿轮(3)，第一动力驱动n1输入至第一锥蜗杆(14),第二动力驱动n2输入至第二锥蜗杆(15)，第一锥蜗杆(14)、第二锥蜗杆(15)分别绕机架(17)上平行轴转动并同时与锥蜗轮(16)垂直交错轴啮合，锥蜗轮(16)获得运动n3，内齿圈(4)固定于机架(17)，锥蜗轮(16)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)通过偏心连接轴(6)连接，锥蜗轮(16)与偏心连接轴(6)同轴固连并绕内齿圈(4)的轴线转动，行星齿轮(5)偏心安装在偏心连接轴(6)上，内齿圈(4)与行星齿轮(5)正确啮合，行星齿轮(5)与等角速比输出机构(7)连接，行星齿轮(5)的自转传递至等角速比输出机构(7)并进行动力输出n4，构成本发明由锥蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置的权利要求形式(如图4)。
上述由圆柱齿轮传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置中，增加第二行星齿轮(18)，第一动力驱动n1输至第一主动圆柱齿轮(1)，第二动力驱动n2输至第二主动圆柱齿轮(2)，第一主动圆柱齿轮(1)和第二主动圆柱齿轮(2)分别绕机架(17)上平行轴转动并同时与从动圆柱齿轮(3)平行轴啮合，从动圆柱齿轮(3)获得运动n3，内齿圈(4)固定于机架(17)，从动圆柱齿轮(3)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)、第二行星齿轮(18)通过偏心连接轴(6)连接，从动圆柱齿轮(3)与偏心连接轴(6)同轴固连并绕内齿圈(4)的轴线转动，行星齿轮(5)与第二行星齿轮(18)对称偏心安装在偏心连接轴(6)上，内齿圈(4)分别与行星齿轮(5)、第二行星齿轮(18)正确啮合，第二行星齿轮(18)与等角速比输出机构(7)连接，第二行星齿轮(18)的自转传递至等角速比输出机构(7)并进行动力输出n4，构成本发明由圆柱齿轮传动作为双动力冗余驱动的新型多级传动装置的权利要求形式(如图5)。
附图说明
图1为由圆柱齿轮传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置机构原理图；
图2为由圆柱蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置机构原理图；
图3为由环面蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置机构原理图；
图4为由锥蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置机构原理图；
图5为由圆柱齿轮传动作为双动力冗余驱动的新型多级传动装置机构原理图；
图中，(1)：第一主动圆柱齿轮；(2)：第二主动圆柱齿轮；(3)：从动圆柱齿轮；(4)：内齿圈；(5)：行星齿轮；(6)：偏心连接轴；(7)：等角速比输出机构；(8)：第一圆柱蜗杆；(9)：第二圆柱蜗杆；(10)：第一蜗轮；(11)：第一环面蜗杆；(12)第二环面蜗杆；(13)：第二蜗轮；(14)：第一锥蜗杆；(15)：第二锥蜗杆；(16)：锥蜗轮；(17)：机架；(18)：第二行星齿轮。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的实施例进行描述。
图1所示的由圆柱齿轮作为双动力冗余驱动的多级传动装置，包括：第一主动圆柱齿轮(1)、第二主动圆柱齿轮(2)、从动圆柱齿轮(3)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)、偏心连接轴(6)、等角速比输出机构(7)、机架(17)，第一动力驱动n1输至第一主动圆柱齿轮(1)，第二动力驱动n2输至第二主动圆柱齿轮(2)，第一主动圆柱齿轮(1)和第二主动圆柱齿轮(2)分别绕机架(17)上平行轴转动并同时与从动圆柱齿轮(3)平行轴啮合，从动圆柱齿轮(3)获得运动n3，内齿圈(4)固定于机架(17)，从动圆柱齿轮(3)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)通过偏心连接轴(6)连接，从动圆柱齿轮(3)与偏心连接轴(6)同轴固连并绕内齿圈(4)的轴线转动，行星齿轮(5)偏心安装在偏心连接轴(6)上，内齿圈(4)与行星齿轮(5)正确啮合，行星齿轮(5)与等角速比输出机构(7)连接，行星齿轮(5)的自转传递至等角速比输出机构(7)并进行动力输出n4。
图2所示的由圆柱蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置，包括：内齿圈(4)、行星齿轮(5)、偏心连接轴(6)、等角速比输出机构(7)、第一圆柱蜗杆(8)、第二圆柱蜗杆(9)、第一蜗轮(10)、机架(17)，第一动力驱动n1输入至第一圆柱蜗杆(8),第二动力驱动n2输入至第二圆柱蜗杆(9)，第一圆柱蜗杆(8)、第二圆柱蜗杆(9)分别绕机架(17)上平行轴转动并同时与第一蜗轮(10)垂直交错轴啮合，第一蜗轮(10)获得运动n3，内齿圈(4)固定于机架(17)，第一蜗轮(10)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)通过偏心连接轴(6)连接，第一蜗轮(10)与偏心连接轴(6)同轴固连并绕内齿圈(4)的轴线转动，行星齿轮(5)偏心安装在偏心连接轴(6)上，内齿圈(4)与行星齿轮(5)正确啮合，行星齿轮(5)与等角速比输出机构(7)连接，行星齿轮(5)的自转传递至等角速比输出机构(7)并进行动力输出n4。
图3所示的由环面蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置，包括：内齿圈(4)、行星齿轮(5)、偏心连接轴(6)、等角速比输出机构(7)、第一环面蜗杆(11)、第二环面蜗杆(12)、第二蜗轮(13)、机架(17)，第一动力驱动n1输入至第一环面蜗杆(11),第二动力驱动n2输入至第二环面蜗杆(12)，第一环面蜗杆(11)、第二环面蜗杆(12)分别绕机架(17)上平行轴转动并同时与第二蜗轮(13)垂直交错轴啮合，第二蜗轮(13)获得运动n3，内齿圈(4)固定于机架(17)，第二蜗轮(13)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)通过偏心连接轴(6)连接，第二蜗轮(13)与偏心连接轴(6)同轴固连并绕内齿圈(4)的轴线转动，行星齿轮(5)偏心安装在偏心连接轴(6)上，内齿圈(4)与行星齿轮(5)正确啮合，行星齿轮(5)与等角速比输出机构(7)连接，行星齿轮(5)的自转传递至等角速比输出机构(7)并进行动力输出n4。
图4所示的由锥蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置，包括：内齿圈(4)、行星齿轮(5)、偏心连接轴(6)、等角速比输出机构(7)、第一锥蜗杆(14)、第二锥蜗杆(15)、锥蜗轮(16)、机架(17)，第一动力驱动n1输入至第一锥蜗杆(14),第二动力驱动n2输入至第二锥蜗杆(15)，第一锥蜗杆(14)、第二锥蜗杆(15)分别绕机架(17)上平行轴转动并同时与锥蜗轮(16)垂直交错轴啮合，锥蜗轮(16)获得运动n3，内齿圈(4)固定于机架(17)，锥蜗轮(16)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)通过偏心连接轴(6)连接，锥蜗轮(16)与偏心连接轴(6)同轴固连并绕内齿圈(4)的轴线转动，行星齿轮(5)偏心安装在偏心连接轴(6)上，内齿圈(4)与行星齿轮(5)正确啮合，行星齿轮(5)与等角速比输出机构(7)连接，行星齿轮(5)的自转传递至等角速比输出机构(7)并进行动力输出n4。
图5所示的由圆柱齿轮作为双动力冗余驱动的新型多级传动装置，包括：第一主动圆柱齿轮(1)、第二主动圆柱齿轮(2)、从动圆柱齿轮(3)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)、偏心连接轴(6)、等角速比输出机构(7)、机架(17)、第二行星齿轮(18)，第一动力驱动n1输至第一主动圆柱齿轮(1)，第二动力驱动n2输至第二主动圆柱齿轮(2)，第一主动圆柱齿轮(1)和第二主动圆柱齿轮(2)分别绕机架(17)上平行轴转动并同时与从动圆柱齿轮(3)平行轴啮合，从动圆柱齿轮(3)获得运动n3，内齿圈(4)固定于机架(17)，从动圆柱齿轮(3)、内齿圈(4)、行星齿轮(5)、第二行星齿轮(18)通过偏心连接轴(6)连接，从动圆柱齿轮(3)与偏心连接轴(6)同轴固连并绕内齿圈(4)的轴线转动，行星齿轮(5)与第二行星齿轮(18)对称偏心安装在偏心连接轴(6)上，内齿圈(4)分别与行星齿轮(5)、第二行星齿轮(18)正确啮合，第二行星齿轮(18)与等角速比输出机构(7)连接，第二行星齿轮(18)的自转传递至等角速比输出机构(7)并进行动力输出n4。
通过以上实施例，本发明所提出的一种双动力冗余驱动的多级传动装置，可以在两个动力驱动中有一个故障的情况下传动装置仍能正常工作，而且能够实现大的传动比，可作为精密减速器应用于机器人机械臂关节、车辆等作业环境。

Claims (5)

1.双动力冗余驱动的多级传动装置，其特征在于，包括：第一主动圆柱齿轮、第二主动圆柱齿轮、从动圆柱齿轮、内齿圈、行星齿轮、偏心连接轴、等角速比输出机构以及机架，第一动力驱动n1输至第一主动圆柱齿轮，第二动力驱动n2输至第二主动圆柱齿轮，第一主动圆柱齿轮和第二主动圆柱齿轮分别绕机架上平行轴转动并同时与从动圆柱齿轮平行轴啮合，从动圆柱齿轮获得运动n3，内齿圈固定于机架，从动圆柱齿轮、内齿圈、行星齿轮通过偏心连接轴连接，从动圆柱齿轮与偏心连接轴同轴固连并绕内齿圈的轴线转动，行星齿轮偏心安装在偏心连接轴上，内齿圈与行星齿轮正确啮合，行星齿轮与等角速比输出机构连接，行星齿轮的自转传递至等角速比输出机构并进行动力输出n4，由此，构成本发明由圆柱齿轮传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置的权利要求形式。
2.根据权利要求1所述的双动力冗余驱动的多级传动装置，其特征在于：用第一圆柱蜗杆替换第一主动圆柱齿轮、第二圆柱蜗杆替换第二主动圆柱齿轮、第一蜗轮替换从动圆柱齿轮，第一动力驱动n1输入至第一圆柱蜗杆,第二动力驱动n2输入至第二圆柱蜗杆，第一圆柱蜗杆、第二圆柱蜗杆分别绕机架上平行轴转动并同时与第一蜗轮垂直交错轴啮合，第一蜗轮获得运动n3，内齿圈固定于机架，第一蜗轮、内齿圈、行星齿轮通过偏心连接轴连接，第一蜗轮与偏心连接轴同轴固连并绕内齿圈的轴线转动，行星齿轮偏心安装在偏心连接轴上，内齿圈与行星齿轮正确啮合，行星齿轮与等角速比输出机构连接，行星齿轮的自转传递至等角速比输出机构并进行动力输出n4，构成本发明由圆柱蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置的权利要求形式。
3.根据权利要求1所述的双动力冗余驱动的多级传动装置，其特征在于：用第一环面蜗杆替换第一主动圆柱齿轮、第二环面蜗杆替换第二主动圆柱齿轮、第二蜗轮替换从动圆柱齿轮，第一动力驱动n1输入至第一环面蜗杆,第二动力驱动n2输入至第二环面蜗杆，第一环面蜗杆、第二环面蜗杆分别绕机架上平行轴转动并同时与第二蜗轮垂直交错轴啮合，第二蜗轮获得运动n3，内齿圈固定于机架，第二蜗轮、内齿圈、行星齿轮通过偏心连接轴连接，第二蜗轮与偏心连接轴同轴固连并绕内齿圈的轴线转动，行星齿轮偏心安装在偏心连接轴上，内齿圈与行星齿轮正确啮合，行星齿轮与等角速比输出机构连接，行星齿轮的自转传递至等角速比输出机构并进行动力输出n4，构成本发明由环面蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置的权利要求形式。
4.根据权利要求1所述的双动力冗余驱动的多级传动装置，其特征在于：用第一锥蜗杆替换第一主动圆柱齿轮、第二锥蜗杆替换第二主动圆柱齿轮、锥蜗轮替换从动圆柱齿轮，第一动力驱动n1输入至第一锥蜗杆,第二动力驱动n2输入至第二锥蜗杆，第一锥蜗杆、第二锥蜗杆分别绕机架上平行轴转动并同时与锥蜗轮垂直交错轴啮合，锥蜗轮获得运动n3，内齿圈固定于机架，锥蜗轮、内齿圈、行星齿轮通过偏心连接轴连接，锥蜗轮与偏心连接轴同轴固连并绕内齿圈的轴线转动，行星齿轮偏心安装在偏心连接轴上，内齿圈与行星齿轮正确啮合，行星齿轮与等角速比输出机构连接，行星齿轮的自转传递至等角速比输出机构并进行动力输出n4，构成本发明由锥蜗杆传动作为双动力冗余驱动的多级传动装置的权利要求形式。
5.根据权利要求1所述的双动力冗余驱动的多级传动装置，其特征在于：增加第二行星齿轮，第一动力驱动n1输至第一主动圆柱齿轮，第二动力驱动n2输至第二主动圆柱齿轮，第一主动圆柱齿轮和第二主动圆柱齿轮分别绕机架上平行轴转动并同时与从动圆柱齿轮平行轴啮合，从动圆柱齿轮获得运动n3，内齿圈固定于机架，从动圆柱齿轮、内齿圈、行星齿轮、第二行星齿轮通过偏心连接轴连接，从动圆柱齿轮与偏心连接轴同轴固连并绕内齿圈的轴线转动，行星齿轮与第二行星齿轮对称偏心安装在偏心连接轴上，内齿圈分别与行星齿轮、第二行星齿轮正确啮合，第二行星齿轮与等角速比输出机构连接，第二行星齿轮的自转传递至等角速比输出机构并进行动力输出n4，构成本发明由圆柱齿轮传动作为双动力冗余驱动的新型多级传动装置的权利要求形式。
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