行業(yè)新聞|2022-05-26| 深圳維動自動化
主要傳動結(jié)構(gòu)有行星輪，太陽輪和內(nèi)齒圈。行星輪減速就是齒輪減速的原理，有一個軸線位置固定的齒輪叫中心輪或太陽輪，在太陽輪邊上有軸線變動的齒輪，既作自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)的齒輪叫行星輪，行星輪有支持構(gòu)件叫行星架，通過行星架將動力傳到軸上，再傳給其它齒輪。它們由一組若干個齒輪組成一個輪系。只有一個原動件，這種周轉(zhuǎn)輪系稱為行星輪系。行星減速機是伺服減速機的一種，下面來分析行星減速機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及運行原理。
行星減速機是運動控制系統(tǒng)中連接伺服電機和應(yīng)用負(fù)載的一種機械傳動組件。行星減速機在機械設(shè)備的運控系統(tǒng)中起到的作用主要包括：傳輸電機動力和扭矩；傳輸和匹配動力轉(zhuǎn)速；調(diào)整應(yīng)用端機械負(fù)載與驅(qū)動側(cè)電機之間的慣量匹配；
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行星減速機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
可以看到，在行星齒輪組的結(jié)構(gòu)中，有多個齒輪沿減速機殼體內(nèi)圈環(huán)繞在一個中心齒輪周圍，并且在行星減速機運轉(zhuǎn)工作時，隨著中心齒輪的自轉(zhuǎn)，環(huán)繞在周邊的幾個齒輪也會圍繞中心齒輪一起“公轉(zhuǎn)”。因為核心傳動部分的布局非常類似太陽系中行星們圍繞太陽公轉(zhuǎn)的樣子，所以這種減速機被稱為“行星減速機”。中心齒輪通常被稱為“太陽輪”，由輸入端伺服電機通過輸入軸驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
行星減速機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖有多個圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)的齒輪被稱為“行星輪”，其一側(cè)與太陽輪咬合，另一側(cè)與減速機殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈咬合，承載著由輸入軸通過太陽輪傳遞過來的轉(zhuǎn)矩動力，并通過輸出軸將動力傳輸?shù)截?fù)載端。正常工作時，行星輪圍繞太陽輪“公轉(zhuǎn)”的運行軌道就是減速機殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈。
當(dāng)太陽輪在伺服電機的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)時，與行星輪的咬合作用促使行星輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)；同時，由于行星輪又有另外一側(cè)與減速機殼體內(nèi)壁上的環(huán)形內(nèi)齒圈的咬合，最終在自轉(zhuǎn)驅(qū)動力的作用下，行星輪將沿著與太陽輪旋轉(zhuǎn)相同的方向在環(huán)形內(nèi)齒圈上滾動，形成圍繞太陽輪旋轉(zhuǎn)的“公轉(zhuǎn)”運動。通常，每臺行星減速機都會有多個行星輪，它們會在輸入軸和太陽輪旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的作用下，同時圍繞中心太陽輪旋轉(zhuǎn)，共同承擔(dān)和傳遞減速機的輸出動力。
不難看出，行星減速機的電機側(cè)輸入轉(zhuǎn)速（即：太陽輪的轉(zhuǎn)速），要比其負(fù)載側(cè)輸出轉(zhuǎn)速（即行星輪圍繞太陽輪公轉(zhuǎn)的速度）要高，這也是為什么它會被稱作“減速機”的原因。
電機驅(qū)動側(cè)與應(yīng)用輸出側(cè)之間的轉(zhuǎn)速比值，稱為行星減速機的減速比，簡稱“ 速比”，通常在產(chǎn)品規(guī)格中用字母 “ i ” 表示，它是由環(huán)形內(nèi)齒圈與太陽輪的尺寸（周長或齒數(shù)）之比決定的。一般情況下，具有單級減速齒輪組的行星減速機速比通常在 3 ~ 10 之間；速比超過 10 以上的行星減速機，需要使用兩級(或以上）的行星齒輪組減速。
和所有運控傳動機構(gòu)一樣，在運控設(shè)備中使用行星減速機時，也需要考慮到其傳動效率、剛性和精度。而由于在運轉(zhuǎn)時的咬合齒數(shù)較多，齒輪嚙合的總體接觸面積也比較大，因此，相比普通的固定齒輪減速機，行星減速機的動力傳輸效率更高，具備更強的轉(zhuǎn)矩動力輸出能力，同時其傳動剛性也更硬。通常伺服行星減速機的傳動效率可以達到 97% 以上，背隙一般低于3arcmin，剛性可達3Nm/arcmin甚至更高。
行星減速機運行原理（圖解）
（1）齒圈固定，太陽輪主動，行星架被動。
從演示中可以看出，此種組合為降速傳動，通常傳動比一般為2.5～5，轉(zhuǎn)向相同。
（2）齒圈固定，行星架主動，太陽輪被動。
從演示中可以看出，此種組合為升速傳動，傳動比一般為0.2～0.4，轉(zhuǎn)向相同。
（3）太陽輪固定，齒圈主動，行星架被動。
從演示中可以看出，此種組合為降速傳動，傳動比一般為1.25～1.67，轉(zhuǎn)向相同。
（4）太陽輪固定，行星架主動，齒圈被動。
從演示中可以看出，此種組合為升速傳動，傳動比一般為0.6～0.8，轉(zhuǎn)向相同。
（5）行星架固定，太陽輪主動，齒圈被動。
從演示中可以看出此種組合為降速傳動，傳動比一般為1.5～4，轉(zhuǎn)向相反。
（6）行星架固定，齒圈主動，太陽輪被動。
從演示中可以看出此種組合為升速傳動，傳動比一般為0.25～0.67，轉(zhuǎn)向相反。
（7）把三元件中任意兩元件結(jié)合為一體的情況：
當(dāng)把行星架和齒圈結(jié)合為一體作為主動件，太陽輪為被動件或者把太陽輪和行星架結(jié)合為一體作為主動件，齒圈作為被動件的運動情況。
從演示中我們可以看出，行星齒輪間沒有相對運動，作為一個整體運轉(zhuǎn)，傳動比為1，轉(zhuǎn)向相同。汽車上常用此種組合方式組成直接檔。
8)三元件中任一元件為主動，其余的兩元件自由：
從分析中可知，其余兩元件無確定的轉(zhuǎn)速輸出。第六種組合方式，由于升速較大，主被動件的轉(zhuǎn)向相反，在汽車上通常不用這種組合。其余的七種組合方式比較常用。
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