行星齒輪傳動及行星齒輪減速器

行星齒輪傳動及 行星齒輪減速器引言：n機器人設(shè)計時要求其驅(qū)動裝置及其傳動裝置質(zhì)量輕，并具有較大的功率質(zhì)量比。為此機器人所使用的傳動機構(gòu)要求質(zhì)量輕且輸出功率大。n行星齒輪傳動是一種具有動軸線的齒輪傳動，可用于減速、增速和差動裝置。行星齒輪傳動和圓柱齒輪傳動相比具有質(zhì)量輕、體積小、傳動比大、效率高等優(yōu)點。缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求較高。一、周轉(zhuǎn)輪系的組成一、周轉(zhuǎn)輪系的組成 1定義：定義：n周轉(zhuǎn)輪系：周轉(zhuǎn)輪系： 輪系中如果至少有一個齒輪的軸線繞另一個齒輪的軸線轉(zhuǎn)動，這個輪系則為。n行星輪：行星輪： 既繞自身軸線旋轉(zhuǎn)又繞公共軸線旋轉(zhuǎn)的齒輪稱為行星輪。 n中心輪中心輪K： 齒輪的中心線固定并與主軸線重合，且與行星齒輪相嚙合的齒輪稱為中心輪。n行星架行星架H（系桿）：系桿）： 支承行星輪的構(gòu)件稱為行星架或系桿。周轉(zhuǎn)輪系圖例：主要構(gòu)成：1、3中心輪 2行星輪 H系桿a）中心輪均不固定差動輪系b）一個中心輪固定行星輪系2周轉(zhuǎn)輪系的構(gòu)成：周轉(zhuǎn)輪系的構(gòu)成：n周轉(zhuǎn)輪系由行星輪、中心輪K、行星架H和機架構(gòu)成。周轉(zhuǎn)輪系中凡是軸線與主軸軸線重合，并承受外力矩的構(gòu)件稱為基本構(gòu)件。如：中心輪、系桿等。二、周轉(zhuǎn)輪系的分類二、周轉(zhuǎn)輪系的分類1按周轉(zhuǎn)輪系的自由度分：按周轉(zhuǎn)輪系的自由度分：n差動輪系：差動輪系： 若周轉(zhuǎn)輪系的自由度為2，則稱其為差動輪系。亦即該輪系有兩個獨立運動的主動件。n行星輪系：行星輪系： 若周轉(zhuǎn)輪系的自由度為1，則為行星輪系。這種輪系只有一個獨立運動的主動件。附：附：機構(gòu)的自由度：機構(gòu)的自由度： 指機構(gòu)中各構(gòu)件相對于機架所具有的獨立運動的數(shù)目。 2按基本構(gòu)件的組成分：按基本構(gòu)件的組成分： n2K-H型型： 輪系中有兩個中心輪。n3K型型： 輪系中有三個中心輪，行星架只是起支承行星輪的作用。nK-H-V行星輪系：行星輪系： 輪系中只有一個中心輪，其運動是通過等角速機構(gòu)由V軸輸出。周轉(zhuǎn)輪系分類圖例(1)：2K-H型周轉(zhuǎn)輪系周轉(zhuǎn)輪系分類圖例(2)：3K型行星輪K-H-V型行星輪三、周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算三、周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算1定軸輪系傳動比的計算：432154325115zzzzzzzznni所有齒輪中心線是固定的。運動輸入運動輸出2周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算基本思想：周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算基本思想：n由于周轉(zhuǎn)輪系中有行星輪，故其傳動比不能直接用定軸輪系傳動比的公式進行計算。但是如果把輪系中的行星架相對固定，即將周轉(zhuǎn)輪系轉(zhuǎn)化為定軸輪系，就可以借助該轉(zhuǎn)化機構(gòu)按定軸輪系的傳動比公式進行周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算。這種方法稱為反轉(zhuǎn)法或機構(gòu)轉(zhuǎn)化法。3周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算公式推導(dǎo)（周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算公式推導(dǎo)（1）：）：的周轉(zhuǎn)輪系中，各構(gòu)件在原機構(gòu)和轉(zhuǎn)化機構(gòu)中的角速度如下表所示： 構(gòu)件構(gòu)件 周轉(zhuǎn)輪系中角速度周轉(zhuǎn)輪系中角速度 轉(zhuǎn)化輪系中角速度轉(zhuǎn)化輪系中角速度 1 1 1H=1-H 2 2 2H=2-H 3 3 3H=3-H H H HH=H-H=0轉(zhuǎn)化輪系公式推導(dǎo)圖例：112111kkHkHHkHHkZZZZnnnni3周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算公式推導(dǎo)（周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算公式推導(dǎo)（2）：）：n轉(zhuǎn)化輪系傳動比的計算公式為：112111kkHkHHkHHkZZZZnnnni3使用轉(zhuǎn)化輪系傳動比公式注意事項：使用轉(zhuǎn)化輪系傳動比公式注意事項： n只適合于轉(zhuǎn)化輪系中首末兩輪軸線平行的情況。 n表達(dá)式齒數(shù)比前的正負(fù)號表示的含義是：“+”表示轉(zhuǎn)化輪系中首末兩輪轉(zhuǎn)向相同，“-”表示首末兩輪轉(zhuǎn)向相反。它影響著各構(gòu)件角速度之間的數(shù)量關(guān)系。 n式中各角速度均表示代數(shù)值。計算時要帶符號運算。示例：示例： n如圖所示輪系中，已知z1=100，z2= 1 0 1 ，z3=100，z4=99，求iH1示例解答（1）：n從圖中可以看出，只有一個獨立的主運動中心輪，因而是行星輪系。且n4=0。n運用轉(zhuǎn)化機構(gòu)公式進行計算： 有：31424114zzzznnnniHHH3142111411411zzzzinnnnnnnnniHHHHHHH示例解答（2）：100001100100991011131421zzzziH100001Hi四、行星輪系中各輪齒數(shù)的確定四、行星輪系中各輪齒數(shù)的確定 設(shè)計行星輪系時，行星輪系中各輪齒數(shù)的選配要滿足以下四個條件：1滿足傳動比條件：滿足傳動比條件：因為輪系中有： i1H=1+z3/z1 z3/z1=i1H-1131131131zzinnnnnnniHHHHHH2滿足同心條件：滿足同心條件：n要保證兩個中心輪與行星架的回轉(zhuǎn)軸線重合。 d1= m z1，d2= m z2， d3=mz3 且 d3/2=d2+d1/2 z3=z1+2z23滿足安裝條件：滿足安裝條件：n為了平衡輪系中的離心慣性力，減少行星架的支承反力，減輕輪齒上的載荷，一般采用多個行星輪均布在兩個中心輪之間。因此行星輪的數(shù)目與各輪齒數(shù)之間必須滿足一定的。即：n式中的k為行星輪的個數(shù)，N為整數(shù)。含義是兩個中心輪的齒數(shù)和應(yīng)為行星輪個數(shù)的整數(shù)倍。Nkzz31滿足安裝條件圖例：4滿足鄰接條件：滿足鄰接條件：n多個行星輪裝入兩個中心輪之間，應(yīng)保證相鄰兩行星輪之間不發(fā)生干涉。應(yīng)滿足：（z1+z2）sin（180/k）z2+2ha五、太陽輪、行星輪、行星架常見結(jié)構(gòu)五、太陽輪、行星輪、行星架常見結(jié)構(gòu)1太陽輪結(jié)構(gòu)：太陽輪結(jié)構(gòu)：當(dāng)太陽輪不浮動時，可簡支安裝或懸臂安裝2行星輪結(jié)構(gòu)：行星輪結(jié)構(gòu)： n中、低速行星齒輪傳動：中、低速行星齒輪傳動：常用的行星輪結(jié)構(gòu)如圖。常采用滾動軸承支承。n當(dāng)傳動比較大，行星輪的直徑較大時：當(dāng)傳動比較大，行星輪的直徑較大時：軸承可安裝在行星輪孔內(nèi)。這樣可以減小傳動的軸向尺寸，并使裝配結(jié)構(gòu)。在行星孔內(nèi)裝兩個軸承時，應(yīng)盡量使軸承之間的距離增大。n當(dāng)行星輪內(nèi)裝軸承的尺寸不夠時：當(dāng)行星輪內(nèi)裝軸承的尺寸不夠時：可將軸承裝在。n高速重載的行星傳動高速重載的行星傳動：可采用滑動。行星輪圖例（1）：行星輪圖例（2）：行星輪圖例（3）：行星輪圖例（4）：3行星架結(jié)構(gòu)：行星架結(jié)構(gòu)： n分為雙臂整體式、雙臂分離式和單臂式三種結(jié)構(gòu)。 行星架結(jié)構(gòu)圖例（1）：雙臂整體式行星架結(jié)構(gòu)剛性較好，行星輪的軸承一般安裝在行星輪內(nèi)。行星架結(jié)構(gòu)圖例（2）：雙臂分開式行星架結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛性較差。當(dāng)傳動比較小時，行星輪軸承安裝在行星架上。裝配較方便。行星架結(jié)構(gòu)圖例（3）：焊接結(jié)構(gòu)行星架用于單件生產(chǎn)的情形。行星架結(jié)構(gòu)圖例（4）：單臂式行星架結(jié)構(gòu)簡單，裝配方便，軸向尺寸小。但行星輪屬懸臂布置，受力不好，剛性差。NGW型單級行星減速器主要構(gòu)成：15輸入軸 7、14中心輪 12行星輪 16行星架 行星減速器運動軌跡模擬圖作業(yè)：n參見補充講義P16，試分析NGW型單級行星減速器的n主要構(gòu)成（指出構(gòu)件名稱及相應(yīng)序號）；n運動從哪個零部件輸入和輸出；n該減速器的傳動型式（主動件、從動件、固定件）；n行星輪在行星架上的安裝方式。