行星齿轮传动机构

1.本发明涉及减速装置领域，具体提供一种可实现高效率自锁的行星齿轮传动机构。


背景技术：

2.在传动装置中，经常需要把电动机等原动机的高转速降为低速大扭矩输出，以操作各种机构，如工业机械的驱动部件、大型翻转机构、水库闸门的转动阀、轮船舵的转动器等。但是一般的齿轮减速器，由于结构限制，单级减速比较小，因此为满足减速需求，常采用多级减速，但这会导致减速器体积十分庞大，重量极大，结构复杂性较高。此外，现有的减速器通常不具有自锁功能或自锁能力较弱。
3.除齿轮减速器外还可通过蜗轮蜗杆进行减速，蜗轮蜗杆具有自锁功能，但其单级减速比同样较小，且减速效率较低、机械可靠性较差。现有的减速装置难以满足大型翻转机构的需求，而且翻转机构展开完成后，由于减速装置的自锁能力不足，在重力作用下极容易发生反转。


技术实现要素：

4.本发明为解决上述问题，提供了一种可实现高效率自锁的行星齿轮传动机构，在传统行星齿轮减速箱的基础上，增加了一个可以活动的内齿圈，将固定内齿圈和活动内齿圈同轴连接，通过两者的齿距差实现行星齿轮带动活动内齿圈降速转动；当活动内齿圈为输入时，行星齿轮被固定内齿圈锁死，无法带动太阳齿轮进行输出，实现机构自锁。
5.本发明提供的行星齿轮传动机构，包括：太阳齿轮、行星齿轮、内齿圈；
6.内齿圈包括活动内齿圈和固定内齿圈，活动内齿圈和固定内齿圈的内径尺寸、齿形曲线、压力角、分度圆直径均相同，两者的齿距不同；
7.太阳齿轮、活动内齿圈和固定内齿圈同轴设置；
8.行星齿轮啮合在太阳齿轮和内齿圈之间。
9.优选的，活动内齿圈的齿数等于固定内齿圈与行星齿轮的齿数差。
10.优选的，行星齿轮的数量不少于3个。
11.优选的，行星齿轮的齿厚大于或等于活动内齿圈和固定内齿圈的齿厚和。
12.优选的，太阳齿轮为输入时，行星齿轮在内齿圈与太阳齿轮之间转动，利用活动内齿圈和固定内齿圈的齿距差带动活动内齿圈进行输出。
13.优选的，活动内齿圈为输入时，行星齿轮被固定内齿圈锁死，无法带动太阳齿轮进行输出，实现自锁。
14.优选的，还包括行星齿轮架，行星齿轮通过转轴安装在星齿轮架上，用于限制行星齿轮发生轴向位移。
15.与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：
16.相比于现有减速机构，本发明的减速比极大，无需进行多级减速，且结构简单易于
制造，仅通过齿轮啮合即可实现减速输出，机械可靠性高。此外，本发明通过固定内齿圈和活动内齿圈的齿距差既实现了大减速比，又实现了高效率自锁，自锁可靠性高，适用于大型翻转机构。
附图说明
17.图1是根据本发明实施例提供的行星齿轮传动机构的整体结构图；
18.图2是根据本发明实施例提供的行星齿轮传动机构的内部结构图；
19.图3是根据本发明实施例提供的活动内齿圈和固定内齿圈的位置关系示意图；
20.图4是根据本发明实施例提供的行星齿轮架的结构图；
21.图5是根据本发明实施例提供的太阳齿轮的结构图。
22.其中的附图标记包括：
23.太阳齿轮1、活动内齿圈2、固定内齿圈3、行星齿轮4、行星齿轮架5。
具体实施方式
24.在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
25.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
26.图1示出了根据本发明实施例提供的行星齿轮传动机构的整体结构。
27.图2示出了根据本发明实施例提供的行星齿轮传动机构的内部结构。
28.图3示出了根据本发明实施例提供的活动内齿圈和固定内齿圈的位置关系。
29.如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供的行星齿轮传动机构包括太阳齿轮1、内齿圈、行星齿轮4和行星齿轮架5，其中：
30.内齿圈由一个活动内齿圈2和一个固定内齿圈3构成，活动内齿圈2和固定内齿圈3的内径尺寸相同，齿形曲线、压力角、分度圆直径也均相同，不同之处在于两者的齿距不同，换而言之，两者的齿数也是不同的。活动内齿圈2和固定内齿圈3采用并排安装方式，并且与太阳齿轮1同轴设置。内齿圈的内径与太阳齿轮1的外径之间有一定空间，用于安装行星齿轮4，行星齿轮4的数量为4个，四个行星齿轮4的轴线相互平行，并均啮合在太阳齿轮1和内齿圈之间。此外，行星齿轮4的齿厚大于或等于活动内齿圈2和固定内齿圈3的齿厚和，行星齿轮4与太阳齿轮1完全啮合。行星齿轮4通过转轴安装在行星齿轮架5上，用于对行星齿轮4进行限位。
31.图4示出了根据本发明实施例提供的行星齿轮架的结构。
32.如图4所示，行星齿轮架5主要包括两侧的圆环形限位片和限位片之间的加强筋，相邻的加强筋之间形成限位槽，行星齿轮4即通过限位片上的通孔安装在限位槽内，两侧的圆环形限位片用于限制行星齿轮4发生轴向位移，同时也避免硬物进入内部，导致机构停止转动，甚至损伤轮齿。
33.图5示出了根据本发明实施例提供的太阳齿轮的结构。
34.如图5所示，太阳齿轮1的齿数为a，固定内齿圈3的齿数为b，行星齿轮4的齿数为c，活动内齿圈2的齿数等于固定内齿圈3与行星齿轮4的齿数差，即活动内齿圈2的齿数为(b-c)。
35.行星齿轮传动机构正常工作时，太阳齿轮1为输入，太阳齿轮1转动带动行星齿轮4转动，行星齿轮4将运动传递给内齿圈，其中固定内齿圈3是相对不进行转动的，因此，行星齿轮4在内齿圈与太阳齿轮1之间自转的同时绕轴公转，由于活动内齿圈4和固定内齿圈3之间存在齿距差，且活动内齿圈4和固定内齿圈3的齿形曲线、压力角、分度圆直径均相同，因此，在行星齿轮4转动过程中，活动内齿圈4会发生转动，即将太阳齿轮1的输入进行了降速输出，依据上述给出的齿数可以计算得到行星齿轮传动机构的传动比为：
36.((a+b)/a)*c/(b-c)＝(ac+bc)/(ab-ac)。
37.该传动比已足可满足大型翻转机构对减速效率的需求，相比于现有机构，本发明提出的行星齿轮传动机构具有减速效率高，结构简单，零件较少，发生故障的可能性极低。
38.此外，本发明提出的行星齿轮传动机构还具有高效率的自锁功能，以大型翻转机构为例，以太阳齿轮1为输入的正常翻转传动结束后，行星齿轮传动机构所带动的结构到达指定位置后，在重力或推力等外力作用下，会产生一个反转的力矩，即此时活动内齿圈2产生一个输入力矩，活动内齿圈2会将力矩转递给行星齿轮4，但此时行星齿轮4被固定内齿圈3锁死，无法进行转动，进而无法带动太阳齿轮1进行输出，实现的反转的抑制，即实现了高效率的自锁功能。
39.本发明的行星齿轮传动机构已应用于国产的反光学成像干扰站中，用于翻转导向架上的两侧大型反光镜，该反光学成像干扰站为民用装置，用于防止民用基地、燃料仓库、油库等被光学拍摄。
40.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
41.以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种行星齿轮传动机构，其特征在于，包括：太阳齿轮、行星齿轮和内齿圈；内齿圈包括活动内齿圈和固定内齿圈，活动内齿圈和固定内齿圈的内径尺寸、齿形曲线、压力角、分度圆直径均相同，两者的齿距不同；太阳齿轮、活动内齿圈和固定内齿圈同轴设置；行星齿轮啮合在太阳齿轮和内齿圈之间。2.如权利要求1所述的行星齿轮传动机构，其特征在于，活动内齿圈的齿数等于固定内齿圈与行星齿轮的齿数差。3.如权利要求1所述的行星齿轮传动机构，其特征在于，行星齿轮的数量不少于3个。4.如权利要求1所述的行星齿轮传动机构，其特征在于，行星齿轮的齿厚大于或等于活动内齿圈和固定内齿圈的齿厚和。5.如权利要求1所述的行星齿轮传动机构，其特征在于，太阳齿轮为输入时，行星齿轮在内齿圈与太阳齿轮之间转动，利用活动内齿圈和固定内齿圈的齿距差带动活动内齿圈进行输出。6.如权利要求1所述的行星齿轮传动机构，其特征在于，活动内齿圈为输入时，行星齿轮被固定内齿圈锁死，无法带动太阳齿轮进行输出，实现自锁。7.如权利要求1或3所述的行星齿轮传动机构，其特征在于，还包括行星齿轮架，行星齿轮通过转轴安装在星齿轮架上，用于限制行星齿轮发生轴向位移。

技术总结
本发明涉及减速装置领域，具体提供一种行星齿轮传动机构，其主要包括太阳齿轮、行星齿轮和内齿圈；内齿圈由活动内齿圈和固定内齿圈构成，通过两者的齿距差实现行星齿轮带动活动内齿圈降速转动；当太阳齿轮为输入时，行星齿轮在内齿圈与太阳齿轮之间转动，利用活动内齿圈和固定内齿圈的齿距差带动活动内齿圈进行输出；当活动内齿圈为输入时，行星齿轮被固定内齿圈锁死，无法带动太阳齿轮进行输出，实现机构自锁。本发明具有极大的减速比，且结构简单易于制造，机械可靠性高。通过固定内齿圈和活动内齿圈的齿距差既实现了大减速比，又实现了高效率自锁，自锁可靠性高，适用于大型翻转机构。机构。机构。


技术研发人员：张晗 王强龙 牛文达 刘震宇 余毅
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：2023.08.31
技术公布日：2023/10/20