行星齒輪傳動及---------------行星齒輪減速器.ppt

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1、行星齒輪傳動及行星齒輪減速器主講周蘭引言：機(jī)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(jī)器人所使用的傳動機(jī)構(gòu)要求質(zhì)量輕且輸出功率大。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(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齒輪的軸線繞另一個齒輪的軸線轉(zhuǎn)動，這個輪系則為周轉(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

2、與主軸線重合，且與行星齒輪相嚙合的齒輪稱為中心輪。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(dú)立運(yùn)動的主動件。行星輪系：若周轉(zhuǎn)輪系的自由度為1，則

3、為行星輪系。這種輪系只有一個獨(dú)立運(yùn)動的主動件。附：機(jī)構(gòu)的自由度：指機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件相對于機(jī)架所具有的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目。2．按基本構(gòu)件的組成分：2K-H型周轉(zhuǎn)輪系：輪系中有兩個中心輪。3K型周轉(zhuǎn)輪系：輪系中有三個中心輪，行星架只是起支承行星輪的作用。K-H-V行星輪系：輪系中只有一個中心輪，其運(yùn)動是通過等角速機(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)輪系傳動比的計算1．定軸輪系傳動比的計算：所有齒輪中心線是固定的。運(yùn)動輸入運(yùn)動輸出2．周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算基本思想：

4、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(jìn)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(jī)構(gòu)按定軸輪系的傳動比公式進(jìn)行周轉(zhuǎn)輪系傳動比的計算。這種方法稱為反轉(zhuǎn)法或機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化法。3．周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算公式推導(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1ω1ω1H=ω1-ωH2ω2ω2H=ω2-ωH3ω3ω3H=ω3-ωHHωHωHH=ωH-ωH=0轉(zhuǎn)化輪系公式推導(dǎo)圖例：3．周轉(zhuǎn)輪系傳動比計算公式推導(dǎo)（2）

5、：轉(zhuǎn)化輪系傳動比的計算公式為：3．使用轉(zhuǎn)化輪系傳動比公式注意事項：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。計算時要帶符號運(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，只有一個獨(dú)立的主運(yùn)動中心輪，因而是行星輪系。且n4=0。運(yùn)用轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)公式進(jìn)行計算：∵有：示例解答（2）：四、行星輪系中各輪齒

6、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：因為輪系中有：i1H=1+z3/z1∴z3/z1=i1H-12．滿足同心條件：要保證兩個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+2z23．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關(guān)系。即：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

7、星輪個數(shù)的整數(shù)倍。滿足安裝條件圖例：4．滿足鄰接條件：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)1．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)：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。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)簡化。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。當(dāng)行星輪內(nèi)裝軸承的尺寸不夠時：可將

8、軸承裝在行星架上。高速重載的行星傳動：可采用滑動軸承。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、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