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1、行星齒輪傳動(dòng)及 行星齒輪減速器,,引言：,機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)要求其驅(qū)動(dòng)裝置及其傳動(dòng)裝置質(zhì)量輕，并具有較大的功率質(zhì)量比。為此機(jī)器人所使用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要求質(zhì)量輕且輸出功率大。 行星齒輪傳動(dòng)是一種具有動(dòng)軸線的齒輪傳動(dòng)，可用于減速、增速和差動(dòng)裝置。行星齒輪傳動(dòng)和圓柱齒輪傳動(dòng)相比具有質(zhì)量輕、體積小、傳動(dòng)比大、效率高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求較高。,一、周轉(zhuǎn)輪系的組成,,1定義：,周轉(zhuǎn)輪系： 輪系中如果至少有一個(gè)齒輪的軸線繞另一個(gè)齒輪的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)輪系則為周轉(zhuǎn)輪系。 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。 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

2、為中心輪。 行星架H（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(dòng)輪系,b）一個(gè)中心輪固定行星輪系,2周轉(zhuǎn)輪系的構(gòu)成：,周轉(zhuǎn)輪系由行星輪、中心輪K、行星架H和機(jī)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,,1按周轉(zhuǎn)輪系的自由度分：,差動(dòng)輪系： 若周轉(zhuǎn)輪系的自由度為2，則稱其為差動(dòng)輪系。亦即該輪系有兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)件。 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(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)件。 附：機(jī)構(gòu)的自由度： 指機(jī)構(gòu)

3、中各構(gòu)件相對(duì)于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。,2按基本構(gòu)件的組成分：,2K-H型周轉(zhuǎn)輪系： 輪系中有兩個(gè)中心輪。 3K型周轉(zhuǎn)輪系： 輪系中有三個(gè)中心輪，行星架只是起支承行星輪的作用。 K-H-V行星輪系： 輪系中只有一個(gè)中心輪，其運(yùn)動(dòng)是通過(guò)等角速機(jī)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(dòng)比的計(jì)算,,1定軸輪系傳動(dòng)比的計(jì)算：,所有齒輪中心線是固定的。,,,運(yùn)動(dòng)輸入,運(yùn)動(dòng)輸出,2周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算基本思想：,由于周轉(zhuǎn)輪系中有行星輪，故其傳動(dòng)比不能直接用定軸輪系傳動(dòng)比的公式進(jìn)行計(jì)算。但是如果把輪系中的

4、行星架相對(duì)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(jī)構(gòu)按定軸輪系的傳動(dòng)比公式進(jìn)行周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比的計(jì)算。這種方法稱為反轉(zhuǎn)法或機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化法。,3周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式推導(dǎo)（1）：,如圖所示的周轉(zhuǎn)輪系中，各構(gòu)件在原機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)中的角速度如下表所示： 構(gòu)件 周轉(zhuǎn)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：,,3周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)比計(jì)算公式推導(dǎo)（2）：,轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比的計(jì)算公式為：,3使用轉(zhuǎn)化輪系傳動(dòng)比公式注意事

5、項(xiàng)：,只適合于轉(zhuǎn)化輪系中首末兩輪軸線平行的情況。 表達(dá)式齒數(shù)比前的正負(fù)號(hào)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。 式中各角速度均表示代數(shù)值。計(jì)算時(shí)要帶符號(hào)運(yùn)算。,示例：,如圖所示輪系中，已知z1=100，z2=101，z3=100，z4=99，求iH1,,,,,示例解答（1）：,從圖中可以看出，只有一個(gè)獨(dú)立的主運(yùn)動(dòng)中心輪，因而是行星輪系。且n4=0。 運(yùn)用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)公式進(jìn)行計(jì)算： 有：,示例解答（2）：,四、行星輪系中各輪齒數(shù)的確定,設(shè)計(jì)行星輪系時(shí)，行星輪系中各輪齒數(shù)的選配要滿足以下四個(gè)條件：,1滿足傳動(dòng)比條件：,因?yàn)?/p>

6、輪系中有： i1H=1+z3/z1 z3/z1=i1H-1,2滿足同心條件：,要保證兩個(gè)中心輪與行星架的回轉(zhuǎn)軸線重合。 d1=mz1，d2=mz2， d3=mz3 且 d3/2=d2+d1/2 z3=z1+2z2,3滿足安裝條件：,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(gè)行星輪均布在兩個(gè)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關(guān)系。即： 式中的k為行星輪的個(gè)數(shù)，N為整數(shù)。含義是兩個(gè)中心輪的齒數(shù)和應(yīng)為行星輪個(gè)數(shù)的整數(shù)倍。,滿足安裝條件圖例：,,4滿足鄰接條件：,多個(gè)行星輪裝入兩個(gè)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

7、足： （z1+z2）sin（180/k）z2+2ha,五、太陽(yáng)輪、行星輪、行星架常見(jiàn)結(jié)構(gòu),,1太陽(yáng)輪結(jié)構(gòu)：,當(dāng)太陽(yáng)輪不浮動(dòng)時(shí)，可簡(jiǎn)支安裝或懸臂安裝,2行星輪結(jié)構(gòu)：,中、低速行星齒輪傳動(dòng)：常用的行星輪結(jié)構(gòu)如圖。常采用滾動(dòng)軸承支承。 當(dāng)傳動(dòng)比較大，行星輪的直徑較大時(shí)：軸承可安裝在行星輪孔內(nèi)。這樣可以減小傳動(dòng)的軸向尺寸，并使裝配結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。在行星孔內(nèi)裝兩個(gè)軸承時(shí)，應(yīng)盡量使軸承之間的距離增大。 當(dāng)行星輪內(nèi)裝軸承的尺寸不夠時(shí)：可將軸承裝在行星架上。 高速重載的行星傳動(dòng)：可采用滑動(dòng)軸承。,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)：,分為雙臂整體式、

8、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(kāi)式行星架,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛性較差。當(dāng)傳動(dòng)比較小時(shí)，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(jiǎn)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(jí)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(yùn)動(dòng)軌跡模擬圖,,,,,,,,,,,,,