行星齒輪式差動平衡機構的製作方法

2023-06-03 18:53:56 2

專利名稱：行星齒輪式差動平衡機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種行星齒輪式差動平衡機構，是一種應用在具有搖杆結構的 移動機器人上使機器人主體部分保持相對平衡的差動平衡機構。
背景技術：
具有搖杆結構的移動機器人具有較好的適應不平整地形的性能，因此是目 前移動機器人領域研究的一個重要方向。具有搖杆結構的移動機器人需要安裝 一套連接左右搖杆的差動平衡器，以保證機器人左右搖杆在不同擺角的情況下，
機器人主體部分的相對平衡。美國專利US4840394中提出了 rocker-bogie的搖 杆機構，左右兩側搖杆通過連杆平衡機構與機器人主體部分相連，該連杆平衡 機構一般布置在機器人主體機殼的外面，這樣給機器人的結構設計帶來了不便。 中國礦業大學提出了一種體積小、結構緊湊、安裝方便的錐形齒輪式差動平衡 器，並利用該型差動平衡器研製出來了一種具有較強越障性能的搖杆式輪式機 器人。但是錐形齒輪式差動平衡器的軸向尺寸較大，對於一些對軸向尺寸要求 小的機器人來說，不太適用。

發明內容
本發明的目的是為了提供一種軸向尺寸小、結構更為緊湊的行星齒輪式差 動平衡機構，該行星齒輪式差動平衡4幾構應用在具有搖杆結構的移動才幾器人上， 連接兩側的搖杆以保持機器人主體部分的相對平衡。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是
本發明由太陽齒輪、行星齒輪、內齒輪與系杆構成，太陽齒輪同軸線設在 內齒輪內部，且太陽齒輪與內齒輪的齒數之比為1:2; —對或多對相互嚙合的行 星齒輪成對地設在太陽齒輪與內齒輪之間，且分別與太陽齒輪、內齒4侖相嚙合； 系杆連接並支撐各行星齒輪，且系杆的軸與太陽齒輪的軸同軸線對稱布置。
設太陽齒輪、兩個相嚙合的行星齒輪、內齒輪的齒數分別是zl、 z2、 z3、 z4，其中行星齒輪z2與太陽齒輪z2嚙合，行星齒輪z3與內齒輪z4嚙合。設齒 輪zl、 z2、 z3、 z4以及系杆的轉速為wl、 w2、 "3、 w4、 w5，則太陽齒輪與 內齒輪的傳動比"為
(o li5 ) / ( w4- ) = ( -z2/zl) . ( -z3/z2 ) (z4/z3 ) = z4/zl
因太陽齒輪與內齒輪的齒數之比為1:2,即z4/zl-2/l，則有
w4=(^1+w5) /2固定內齒輪z4，即0 4=0，則wl/w5—l。
當內齒輪固定時，太陽齒輪與系杆的轉速相同轉向相反。當內齒輪可擺動 時，內齒輪的轉速為太陽齒輪與系杆轉速和的一半，因此實現了差動的目的。 採用上述技術方案，內齒輪的轉角為太陽齒輪與系杆轉角的線性平均。
採用上述方案製作的行星齒輪式差動平衡機構，安裝在機器人上時，可將 內齒輪通過相應裝置固聯在機器人的主體平臺上，太陽齒輪的輪軸與系杆與機 器人的左右搖杆結構連接，當機器人在不平整的地面上運行時，左右兩搖杆繞 太陽齒輪的輪軸和系杆的軸線轉動，這樣機器人的主體平臺的繞該軸線擺角的 為左右兩搖杆的轉角的和的一半，保證了機器人在複雜的地形上移動時，機器 人主體平臺的平衡。
採用上述的方案，可以達到以下有益效果
採用該行星齒輪式差動平衡機構，這樣內齒輪、行星齒輪以及太陽齒輪的 端面可以處於同 一個平面，因此可以使得行星齒輪式差動平衡機構在齒輪軸向 佔據較短的長度，比錐齒輪式差動平衡器的軸向尺寸小。因此行星齒輪式差動 平衡機構結構更為緊湊，適用於對差動平衡器軸向尺寸要求小的搖杆式機器人。


圖1為本發明的機構原理圖； 圖2為本發明 一 實施例的主視圖； 圖3為圖2的A-A剖視圖； 圖4為圖3的B-B剖視圖中1、太陽齒輪2、行星齒輪3、行星齒輪4、內齒輪5、系杆5-1、 系杆軸5-2、系杆保持件6、端蓋7、端蓋 8、螺釘9、支座10、太陽齒輪軸 11、凸臺12、沉孔13、通孔14、軸承15、軸承16、軸承17、缺口 18、限位 螺釘
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1為的本發明的機構原理圖，本發明由太陽齒輪l,行星齒輪2、 3，內 齒輪4與系杆5構成，太陽齒輪l同軸線設在內齒輪4內部，且太陽齒輪l與 內齒輪4的齒數之比為1: 2; —對或多對相互嚙合的行星齒輪2、 3成對地設在 太陽齒輪l與內齒輪4之間，且分別與太陽齒輪l、內齒輪4相嚙合；系杆5連 接並支撐各行星齒輪2、 3，且系杆軸與太陽齒輪軸同軸線對稱布置。圖2中，為本發明的一實施例的主視圖，左右端蓋6、 7與內齒輪4通過螺 釘8聯接，太陽齒輪軸1與系杆半軸5分別伸出兩端蓋6、 7,左右端蓋6、 7上 設有固定支座9，圖3為圖2的A-A剖視圖，圖中，太陽齒輪1與內齒輪4同軸 線安裝，兩組成對嚙合的行星齒輪2、 3設在太陽齒輪1與內齒輪4之間，且分 別與太陽齒輪l與內齒輪4嚙合，系杆5連接各行星齒輪2、 3，保持著行星齒 輪2、 3軸線間的相對位置。圖4為圖3的B-B向剖視圖，內齒輪4上設有多個 螺紋孔，端蓋6、 7通過螺釘8固聯在內齒輪4上，太陽齒輪1 一端加工成軸10， 並設有軸承位，另一端設有凸臺11，亦設有軸承位；系杆5分為系杆軸5-l和 系杆保持件5-2兩部分，兩部分均設有安裝行星齒輪2、 3的孔，系杆軸5-l部 分中部設有沉孔12，系杆保持件5-2中間設有通孔13，系杆軸5-1和系杆保持 件5-2的外圓處均設有軸承位；行星齒輪2、 3的兩側均設有軸承位；行星齒輪 兩側的軸承位與軸承14配合，太陽齒輪1的兩側的軸承位與軸承15配合後， 將系杆5的系杆軸5-1和系杆保持件5-2兩部分扣合，行星齒輪2、 3軸端的軸 承分別支撐於系杆的兩部分5-l、 5-2的孔中，安裝在太陽齒輪1上的兩軸承15 的外圏分別與系杆軸中的沉孔12和系杆保持件中的通孔13配合，太陽齒輪1 軸伸出系杆保持件5-2的中間通孔13。與系杆軸5-1、保持件5-2外圓配合的 軸承16與兩端蓋7、 6設有的軸承位配合，且系杆軸5-1與太陽齒輪1軸分別 從兩端蓋7、 6中間的孔中伸出。為了限定系杆5和太陽齒輪1轉動的角度，在 系杆軸5-1與系杆保持件5-2上設有缺口 17,缺口佔有的圓周角度為a ，端蓋上 設有螺紋孔，限位螺釘18安裝在螺統孔中，且處於系杆上缺口 17的中間位置。 這樣系杆和內齒輪只能在缺口 17允許的角度下左右轉動某一角度P，如圖3所 示。
採用上述方案與結構，太陽齒輪l、行星齒輪2、 3均被系杆5和端蓋6、 7 限定在內齒輪4的內部，這樣結構十分緊湊，在軸線方向上尺寸較小。各旋轉 件均設有軸承，使得旋轉阻力小，運動靈活。端蓋6、 7上設有支座9便於差動 平衡機構的安裝。
採用上述方案與結構，實現了差動平衡的目的，即將系杆與太陽齒輪的運 動擺角線性平均，安裝在移動機器人上可以實現機器人主體箱體的差動平衡； 釆用此機構的差動平衡器的軸線尺寸比採用錐齒輪的差動平衡器的軸向尺寸小 很多，因此行星齒輪式差動平衡機構結構更為緊湊，更適用於對差動平衡器軸 向尺寸要求小的搖杆式機器人。
權利要求
1、一種行星齒輪式差動平衡機構，包括太陽齒輪、行星齒輪與系杆，其特徵在於太陽齒輪(1)同軸線設在內齒輪(4)內部，且太陽齒輪(1)與內齒輪(4)的齒數之比為1∶2；一對或多對相互嚙合的行星齒輪(2)、(3)成對地設在太陽齒輪(1)與內齒輪(4)之間，且分別與太陽齒輪(1)、內齒輪(4)相嚙合；系杆(5)連接並支撐各行星齒輪(2)、(3)，且系杆軸與太陽齒輪軸同軸線對稱布置。
2、 根據權利要求1所述的行星齒輪式差動平衡機構，其特徵在於所述 的內齒輪(4)上設有多個螺紋孔；所述的太陽齒輪(1)一端加工成軸(10),並設 有軸承位，另一端設有凸臺(11),亦設有軸承位；所述的系杆(5)分為系杆軸(5-1) 和系杆保持件(5-2)兩部分，兩部分均設有安裝行星齒輪(2)、 (3)的孔，系杆軸 (5-l)部分中部設有沉孔(12),系杆保持件(5-2)中間設有通孔(13)，系杆軸(5-l) 和系杆保持件(5-2)的外圓凸臺處均設有軸承位；所述的行星齒輪(2)、 (3)的兩 側均設有軸承位；
3、 根據權利要求1 、 2所述的行星齒輪式差動平衡機構，其特徵在於所 述的行星齒輪(2)、 (3)兩側的軸承位與軸承(14)配合，太陽齒輪(l)的兩側的軸 承位與軸承(15)配合，系杆(5)的系杆軸(5-1)和系杆保持件(5-2)兩部分扣合， 行星齒輪(2)、 (3)軸端的軸承分別支撐於系杆的兩部分(5-1)、 (5-2)的孔中， 安裝在太陽齒輪(1)上的兩軸承(15)的外圈分別與系杆軸中的沉孔(12)和系杆 保持件中的通孔(13)配合，太陽齒輪(1)軸伸出系杆保持件(5-2)的中間通孔(13);與系杆軸(5-l)、保持件(5-2)外圓配合的軸承(16)與兩端蓋(7)、 (6)設 有的軸承位配合，且系杆軸(5-l)與太陽齒輪(l)軸分別從兩端蓋(7)、 (6)中間 的孔中伸出；端蓋(6)、 (7)通過螺釘(8)與內齒輪(4)聯接。
4、 根據權利要求1、 2所述的行星齒輪式差動平衡機構，其特徵在於所 述的系杆軸(5-1)與系杆保持件(5-2)上設有缺口 (17)，缺口佔有的圓周角度為 oc,在端蓋上設有螺紋孔，P艮位螺釘(18)安裝在螺紋孔中，且處於系杆缺口 (17) 的中間位置。
全文摘要
一種行星齒輪式差動平衡機構，由太陽齒輪(1)，行星齒輪(2)、(3)，內齒輪(4)與系杆(5)構成，太陽齒輪(1)同軸線設在內齒輪(4)內部，且太陽齒輪(1)與內齒輪(4)的齒數之比為1∶2；一對或多對相互嚙合的行星齒輪(2)、(3)成對地設在太陽齒輪(1)與內齒輪(4)之間，且分別與太陽齒輪(1)、內齒輪(4)相嚙合；系杆(5)連接並支撐各行星齒輪(2)、(3)，且系杆軸與太陽齒輪軸同軸線對稱布置。本發明軸向尺寸小，結構更為緊湊，適用於對差動平衡器的軸向尺寸要求小的搖杆式機器人。
文檔編號F16H3/44GK101555934SQ200810023579
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月8日 優先權日2008年4月8日
發明者華 朱, 李允旺, 葛世榮 申請人:中國礦業大學