行星齿轮减速器

1、行星齿轮传动及 行星齿轮减速器 引言： n机器人设计时要求其驱动装置及其传动 装置质量轻，并具有较大的功率质量比。 为此机器人所使用的传动机构要求质量 轻且输出功率大。 n行星齿轮传动是一种具有动轴线的齿轮 传动，可用于减速、增速和差动装置。 行星齿轮传动和圆柱齿轮传动相比具有 质量轻、体积小、传动比大、效率高等 优点。缺点是结构复杂，精度要求较高。 一、周转轮系的组成一、周转轮系的组成 1定义：定义： n周转轮系：周转轮系： 轮系中如果至少有一个齿轮的轴线绕另一个齿轮 的轴线转动，这个轮系则为。 n行星轮：行星轮： 既绕自身轴线旋转又绕公共轴线旋转的齿轮称为 行星轮。 n中心轮中心轮K： 齿

2、轮的中心线固定并与主轴线重合，且与行星齿 轮相啮合的齿轮称为中心轮。 n行星架行星架H（系杆）：系杆）： 支承行星轮的构件称为行星架或系杆。 周转轮系图例： 主要构成： 1、3中心轮 2行星轮 H系杆 a）中心轮均不 固定差动轮系 b）一个中心轮固 定行星轮系 2周转轮系的构成：周转轮系的构成： n周转轮系由行星轮、中心轮K、行星架H 和机架构成。周转轮系中凡是轴线与主 轴轴线重合，并承受外力矩的构件称为 基本构件。如：中心轮、系杆等。 二、周转轮系的分类二、周转轮系的分类 1按周转轮系的自由度分：按周转轮系的自由度分： n差动轮系：差动轮系： 若周转轮系的自由度为2，则称其为差动轮系。 亦即

3、该轮系有两个独立运动的主动件。 n行星轮系：行星轮系： 若周转轮系的自由度为1，则为行星轮系。这种 轮系只有一个独立运动的主动件。 附：附：机构的自由度：机构的自由度： 指机构中各构件相对于机架所具有的独立运动 的数目。 2按基本构件的组成分：按基本构件的组成分： n2K-H型型： 轮系中有两个中心轮。 n3K型型： 轮系中有三个中心轮，行星架只是起支承 行星轮的作用。 nK-H-V行星轮系：行星轮系： 轮系中只有一个中心轮，其运动是通过等 角速机构由V轴输出。 周转轮系分类图例(1)： 2K-H型周转轮系 周转轮系分类图例(2)： 3K型行星轮 K-H-V型行星轮 三、周转轮系传动比的计算三

4、、周转轮系传动比的计算 1定轴轮系传动比的计算： 4321 5432 5 1 15 zzzz zzzz n n i 所有齿轮中心 线是固定的。 运动输入 运动输出 2周转轮系传动比计算基本思想：周转轮系传动比计算基本思想： n由于周转轮系中有行星轮，故其传动 比不能直接用定轴轮系传动比的公式 进行计算。但是如果把轮系中的行星 架相对固定，即将周转轮系转化为定 轴轮系，就可以借助该转化机构按定 轴轮系的传动比公式进行周转轮系传 动比的计算。这种方法称为反转法或 机构转化法。 3周转轮系传动比计算公式推导（周转轮系传动比计算公式推导（1）：）： 的周转轮系中，各构件在原机构和转 化机构中的角速度如

5、下表所示： 构件构件 周转轮系中角速度周转轮系中角速度 转化轮系中角速度转化轮系中角速度 1 1 1H=1-H 2 2 2H=2-H 3 3 3H=3-H H H HH=H-H=0 转化轮系公式推导图例： 11 211 1 k k Hk H Hk H H k ZZ ZZ nn nn i 3周转轮系传动比计算公式推导（周转轮系传动比计算公式推导（2）：）： n转化轮系传动比的计算公式为： 11 211 1 k k Hk H Hk H H k ZZ ZZ nn nn i 3使用转化轮系传动比公式注意事项：使用转化轮系传动比公式注意事项： n只适合于转化轮系中首末两轮轴线平行 的情况。 n表达式齿数

6、比前的正负号表示的含义是： “+”表示转化轮系中首末两轮转向相 同，“-”表示首末两轮转向相反。它 影响着各构件角速度之间的数量关系。 n式中各角速度均表示代数值。计算时要 带符号运算。 示例：示例： n如图所示轮系中， 已知z 1=100， z 2 = 1 0 1 ， z3=100，z4=99， 求iH1 示例解答（1）： n从图中可以看出，只有一个独立的主运 动中心轮，因而是行星轮系。且n4=0。 n运用转化机构公式进行计算： 有： 31 42 4 1 14 zz zz nn nn i H H H 31 42 1 11 4 1 14 11 zz zz i n n n nn nn nn i

7、H HH H H H H 示例解答（2）： 10000 1 100100 99101 11 31 42 1 zz zz i H 10000 1 H i 四、行星轮系中各轮齿数的确定四、行星轮系中各轮齿数的确定 设计行星轮系时，行星轮系中各轮 齿数的选配要满足以下四个条件： 1满足传动比条件：满足传动比条件： 因为轮系中有： i1H=1+z3/z1 z3/z1=i1H-1 1 3 1 1 3 1 13 1 z z i n nn nn nn i H H H H H H 2满足同心条件：满足同心条件： n要保证两个中心 轮与行星架的回 转轴线重合。 d 1 = m z 1 ， d 2 = m z 2

8、 ， d3=mz3 且 d3/2=d2+d1/2 z3=z1+2z2 3满足安装条件：满足安装条件： n为了平衡轮系中的离心惯性力，减少行星架 的支承反力，减轻轮齿上的载荷，一般采用 多个行星轮均布在两个中心轮之间。因此行 星轮的数目与各轮齿数之间必须满足一定的 。即： n式中的k为行星轮的个数，N为整数。含义是 两个中心轮的齿数和应为行星轮个数的整数 倍。 N k zz 31 满足安装条件图例： 4满足邻接条件：满足邻接条件： n多个行星轮装入两个中心轮之间，应 保证相邻两行星轮之间不发生干涉。 应满足： （z1+z2）sin（180/k）z2+2ha 五、太阳轮、行星轮、行星架常见结构五、

9、太阳轮、行星轮、行星架常见结构 1太阳轮结构：太阳轮结构： 当太阳轮不浮动时，可简支安装或 悬臂安装 2行星轮结构：行星轮结构： n中、低速行星齿轮传动：中、低速行星齿轮传动：常用的行星轮结 构如图。常采用滚动轴承支承。 n当传动比较大，行星轮的直径较大时：当传动比较大，行星轮的直径较大时：轴 承可安装在行星轮孔内。这样可以减小传 动的轴向尺寸，并使装配结构。在行 星孔内装两个轴承时，应尽量使轴承之间 的距离增大。 n当行星轮内装轴承的尺寸不够时：当行星轮内装轴承的尺寸不够时：可将轴 承装在。 n高速重载的行星传动高速重载的行星传动：可采用滑动。 行星轮图例（1）： 行星轮图例（2）： 行星轮图例（3）： 行星轮图例（4）： 3行星架结构：行星架结构： n分为双臂整体式、双臂分离式和单臂 式三种结构。 行星架结构图例（1）： 双臂整体式行星架 结构刚性较 好，行星轮 的轴承一般 安装在行星 轮内。 行星架结构图例（2）： 双臂分开式行星架 结构较复杂，刚 性较差。当传动 比较小时，行星 轮轴承安装在行 星架上。装配较 方