一种行星差动减速机构及减速器的制作方法

本发明涉及一种减速机构，具体涉及一种行星差动减速机构及减速器，属于机械传动技术领域。

背景技术：

减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，是一种相对精密的机械。使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥－圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。

行星齿轮减速机又称为行星减速机，伺服减速机。在减速机家族中，行星减速机以其体积小，传动效率高，减速范围广，精度高等诸多优点，而被广泛应用于伺服电机、步进电机、直流电机等传动系统中。其作用就是在保证精密传动的前提下，主要被用来降低转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。

行星减速机构是一种具有广泛通用性的减速机构，具有体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低等特点。在工程机械、冶金、汽车、机器人和航空航天等领域被大量运用。传统的行星减速器实现减速的方式是中心太阳轮作为输入，将行星轮公转取出，或者固定行星轮公转，将内齿轮的自转取出。单级行星减速器在有限体积内难以实现大减速比，需要通过多级传动的方式来实现大减速比，在提升减速比的同时也增大了减速器的体积。

申请号为201510467142.3的中国发明专利公开了一种差动行星减速器，包括机座、一级内齿圈、二级内齿圈、输入轴、输出轴、中心轮、行星轮、行星架；其特征在于：所述中心轮分为一级中心轮和二级中心轮，分别固定在输入轴上或与输入轴制成整体；所述行星轮分为一级行星轮和二级行星轮，所述一级行星轮与一级中心轮、一级内齿圈同时啮合，组成一级减速系统；所述二级行星轮与二级中心轮、二级内齿圈同时啮合组成二级减速系统；所述一级行星轮、二级行星轮共用行星架；所述二级内齿圈与输出轴固定连接。但是上述发明需要一个减速器需要两级减速才能实现减速器的正常工作，使用的齿轮均为内齿圈齿轮没有涉及外齿轮，且结构形式单一，不利于与电机等其他装置传动。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种新型的行星差动减速机构及减速器。

为解决现有技术中存在的难题，本发明可以在同等体积内实现远大于传统行星减速器的减速比。通过数个单级齿轮通过行星架同轴装配，数个并联多级外齿轮在与各个单级齿轮啮合并绕单级齿轮中心轴做公转和自转。当固定某个单级齿轮时，驱动其中一个单级齿轮或者行星架时，若并联多级外齿轮上的每级齿轮节圆半径相等，且其他各个输出单级齿轮与固定的单级齿轮的节圆半径也相等，根据基本的运动定律，输出转速也为0，减速比为无穷大；若并联多级外齿轮上的齿轮节圆半径有差别，固定的单级齿轮与不固定的单级齿轮的节圆半径也不同时，其他不固定的单级齿轮必须有一定的转速去弥补节圆半径差异造成的速度差，机构正是利用这种差动实现减速。因此本发明的主要原理是利用并联多级外齿轮与各个单级内齿轮之间的传动比不一样形成的速度差来实现减速。不固定的单级齿轮与固定的单级内齿轮的节圆半径越接近，减速比也就越大，因此可以在有限体积内实现大减速比。

在本发明中，多个并联多级齿轮构成一组行星齿轮组，只含有一组行星齿轮组的减速器称为单级行星差动减速器，将一个单级行星差动减速器的输出作为另一个单级行星减速器的输入，多个单级减速器串联，可构成多级行星差动减速器。且，作为本发明的进一步设置，行星架可以取消。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种行星差动减速机构，包括：行星架、安装在行星架上的并联多级外齿轮以及与并联多级外齿轮啮合的单级齿轮，所述行星架设置有一个或者多个，且并联多级外齿轮设置有多个，所述单级齿轮的数量与所述并联多级外齿轮的级数相等，多个单级齿轮同轴装配，减速机构运行过程中，数个并联多级外齿轮与各个单级齿轮啮合并绕单级齿轮中心轴做公转和自转。

优选地，前述并联多级外齿轮的成型方式为一体加工成型或组装成型，所述组装成型为：柱销、螺丝、焊接方式中的一种或多种。

优选地，前述齿轮的级数为在本装置中起到减速作用的级数，而用于本机构与其他机构传动的齿轮不归算到齿轮的级数中，如单级齿轮上还有一级齿轮不与本机构的并联外齿轮啮合，而是用来与其他机构传动，该齿轮仍为单级齿轮。

更优选的，前述减速机构具有轴承有多个，可设置在两个单级齿轮之间，减少部件之间在转动时产生的摩擦。

再优选地，前述齿轮的齿廓为：渐开线齿廓、摆线齿廓、圆弧齿廓和次摆线齿廓中的一种或多种，不同齿轮的齿廓形状相同或不同，可以针对不同的工作环境进行针对性设置齿轮的齿廓。

更优选地，前述单级齿轮选自单级外齿轮或单级内齿轮，单级内齿轮与数个并联齿轮啮合从而进行转动。

行星差动减速机构中还包含有一个或多个轴、连接架和垫片，通过与轴、连接件和垫片相配合进行运转。

一种行星差动减速器，包括壳体和安装于壳体内如前述的行星差动减速机构。

本发明的有益之处在于：

由于利用速度差进行减速，因此只要将单级齿轮节圆半径设置的跟固定的单级齿轮节圆半径足够接近，就可以在同等有限的体积内实现远大于传统行星减速器的减速比，具有较高的使用价值。

附图说明

图1是本发明实施例1的爆炸视图；

图2是本发明实施例1的四分之一剖视图；

图3是本发明实施例1的剖视图；

图4是本发明实施例2的爆炸视图；

图5是本发明实施例2的剖视图；

图6是本发明实施例3的爆炸视图；

图7是本发明实施例3的剖析图；

图8是本发明实施例4有输入齿轮的四分之一剖视图；

图9是本发明实施例4无输入齿轮的四分之一剖视图。

图中附图标记的含义：

1-单级外齿轮1-1，2-并联二级外齿轮1-2，3-行星架1-3，4-单级内齿轮1-4，5-单级内齿轮1-5，6-轴承1-6，7-行星架2-7，8-并联二级外齿轮2-8，9-单级外齿轮2-9，10-单级外齿轮2-10，11-行星架2-11，12-轴承2-12，13-轴承3-13，14-单级内齿轮3-14，15-单级内齿轮3-15，16-单级内齿轮3-16，17-行星架3-17，18-并联三级外齿轮3-18，19-单级外齿轮3-19，20-第一级行星架4-20，21-第一级减速输出法兰4-21，22-第二级行星架4-22，23-第二级行星架4-23，24-单级外齿轮4-24，25-并联二级外齿轮4-25，26-单级内齿轮4-26，27-第一级行星架4-27，28-单级外齿轮4-28，29-并联二级外齿轮4-29，30-单级内齿轮4-30，31-单级内齿轮4-31，32-连接座4-32，33-单级内齿轮4-33。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明的行星差动减速机构，其由行星架、安装在行星架上的并联多级外齿轮以及与并联多级外齿轮啮合的单级齿轮组成。该机构的行星架设置有一个或者多个，且每个行星架上的并联多级外齿轮设置有多个，单级齿轮的数量与所述并联多级外齿轮的级数相等，多个单级齿轮同轴装配，数个并联多级外齿轮再与各个单级齿轮啮合并绕单级齿轮中心轴做公转和自转。

实施例1：

如图1至图3所示，齿轮齿廓选用渐开线齿廓，使用并联二级外齿轮方案，使用四个并联二级外齿轮1-2(2)设置在行星架1-3(3)上作为行星轮，单级外齿轮1-1(1)作为中心太阳轮，单级外齿轮1-1(1)、单级内齿轮1-4(4)和单级内齿轮1-5(5)使用轴承1-6(6)同轴装配，并联二级外齿轮1-2(2)的第一级齿轮与单级外齿轮1-1(1)、单级内齿轮1-5(5)啮合，第二级与单级内齿轮1-4(4)啮合，行星架1-3(3)用于保持四个并联二级外齿轮1-2(2)的同步，当固定单级内齿轮1-5(5)，单级外齿轮1-1(1)作为输入时，单级内齿轮1-4(4)作为输出。此时输出转速为：

减速比为：

其中为wi单级内齿轮1-1(1)的转速，r1为单级内齿轮1-1(1)的节圆半径，r2-1,r2-2为并联二级外齿轮1-2(2)第一级、第二级的节圆半径，r4为单级齿轮1-4(4)的节圆半径。

在此机构中，还可以固定单级内齿轮1-4(4)或单级内齿轮1-5(5)，驱动行星架1-3(3)，行星架1-3(3)的转速作为输入，其他单级齿轮作为输出，其减速比不再赘述。

实施例2：

如图4和图5所示，齿轮齿廓选用渐开线齿廓，使用并联二级外齿轮方案，使用六个并联二级外齿轮2-8(8)设置在行星架2-7(7)和行星架2-11(11)上作为行星轮，单级外齿轮2-9(9)、单级外齿轮2-10(10)使用轴承2-12(12)同轴装配，并联二级外齿轮2-8(8)的第一级齿轮与单级外齿轮2-9(9)啮合，第二级与单级外齿轮2-10(10)啮合，此时固定其中一个单级外齿轮，驱动行星架2-11(11)或并联二级外齿轮2-8(8)，则另一个单级外齿轮作为输出，其输出、减速比不再赘述。

实施例3：

如图6和图7所示，齿轮齿廓选用渐开线齿廓，使用并联三级齿轮方案，使用四个并联三级外齿轮3-18(18)设置在行星架3-17(17)上作为行星轮，单级外齿轮3-19(19)、单级内齿轮3-14(14)、单级内齿轮3-15(15)和单级内齿轮3-16(16)使用轴承3-13(13)同轴装配，并联三级外齿轮3-18(18)的第一级齿轮与单级内齿轮3-14(14)和单级外齿轮3-19(19)啮合，第二级与单级内齿轮3-15(15)啮合，第三级与单级内齿轮3-16(16)啮合，此时固定其中一个单级内齿轮，驱动行星架3-17(17)或单级外齿轮3-19(19)，则另两个单级内齿轮作为输出，构成了一输入，两个输出的减速机构。更多级数实例不再举例。

实施例4：

如图8和图9所示，为二级行星差动减速器具体实施方式实例。其中，单级内齿轮4-30(30)、单级内齿轮4-31(31)、单级外齿轮4-28(28)和并联二级外齿轮4-29(29)为第一级减速器零部件，单级内齿轮4-33(33)、单级内齿轮4-26(26)、单级外齿轮4-24(24)和并联二级外齿轮4-25(25)为第二级减速器的零部件。图8中，使用四个并联二级外齿轮4-29(29)设置在第一级行星架4-20(20)和第一级行星架4-27(27)上作为第一级行星轮组，使用四个并联二级外齿轮4-25(25)设置在第二级行星架4-22(22)和第二级行星架4-23(23)上作为第二级行星轮组，二级行星差动减速器通过第一级输出法兰4-21(21)和连接座4-32(32)实现连接，固定单级内齿轮4-30(30)和单级内齿轮4-33(33)，单级外齿轮4-28(28)作为输入，则单级内齿轮4-31(31)为第一级减速器的输出，其与输出法兰4-21(21)固连，所述输出法兰与单级外齿轮4-24(24)固连并作为第二级减速器的输入，最后单级内齿轮4-26(26)作为整个二级齿轮的输出，其减速比不再赘述。

本实例的一种变形如图9所示，去掉单级外齿轮4-28(28)和单级外齿轮4-24(24)，固定单级内齿轮4-30(30)和单级内齿轮4-33(33)，驱动第一级行星架4-27(27)，单级内齿轮4-31(31)为第一级减速器的输出，其与第一级输出法兰4-21(21)固连作为第二级减速器的输入，所述输出法兰同时做为第二级的行星架，最终单级内齿轮4-26(26)作为二级行星减速器的输出。更多级数减速器实例不再举例。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。