专利摘要

本发明涉及双行星齿轮减速器设计方法，通过建立传动原理模型、线速度关系模型以及传动比计算校验，以设计传动比为目标，调整各个齿轮参数的具体值，其设计过程简便灵活，传动比计算精准，可广泛应用于双行星齿轮减速器设计过程中，逻辑简明，解决了现有在双行星齿轮减速器设计中，传动件参数确定困难的问题。

权利要求

1.一种双行星齿轮减速器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，建立传动原理模型的步骤：设计双行星齿轮减速器的齿轮组，根据双行星齿轮减速器的结构和各个齿轮之间的啮合关系，建立传动原理模型；

步骤2，建立线速度关系模型的步骤：根据机械理论以及运动理论，建立所有线速度的线速度关系模型；该线速度包括任意相啮合传动连接的两齿轮在啮合点处的第一线速度，以及行星架上行星轴心处因行星架摆动产生的第二线速度；

步骤3，传动比计算校验的步骤：将各个齿轮的参数代入该关系模型，求解构建传动比计算公式；

调整齿轮参数的具体值，以达到传动比设计目标，并求得设计传动比；若调整齿轮参数具体值，无法达到传动比设计目标，则返回步骤1；

步骤4，设计绘制工程图纸的步骤：根据传动原理图以及齿轮参数的具体值，进行工程图纸的设计。

2.根据权利要求1所述的双行星齿轮减速器设计方法，其特征在于：在步骤3中，齿轮的参数包括角速度、齿数以及模数。

3.根据权利要求1所述的双行星齿轮减速器设计方法，其特征在于：在步骤2中，该第一线速度为齿轮分度圆处啮合点的速度。

4.根据权利要求1所述的双行星齿轮减速器设计方法，其特征在于：在步骤2中，该双行星齿轮减速器包括双联行星齿轮架和单行星齿轮架；线速度关系模型包括双联行星齿轮架一侧相啮合齿轮的该第一线速度关系的第一关系模型，还包括单行星齿轮架、双联行星齿轮架以及其余相啮合齿轮的该第一线速度关系的第二关系模型。

说明书

技术领域

本发明属于机械设计制造技术领域，具体的涉及一种双行星齿轮减速器设计方法。

背景技术

现有技术中，在减速器设计过程中，齿轮参数的选择以及减速比的确定，一般是采用计算法，即根据机械设计理论提供的方法和公式进行传动比计算。

然而，计算法的逻辑性差，公式表达的科学含义难于理解和使用，使用时只能硬套公式，对于各级传动的方向确定不明确。

针对该问题，公开(公告)号为CN102938006A的中国专利，公开了一种活齿传动减速器的设计方法，包括以下步骤：(1)建立活齿传动减速器的基本模型；(2)更新基本模型；(3)建立虚拟样机；(4)获取活齿传动减速器各部件的载荷、位移、速度和加速度；(5)以逆向工程方法求得各个关键参数的理想值；(6)重新确定关键参数的公差；(7)根据关键参数的基本值和公差，完成活齿传动减速器工程图纸的设计。

该种技术方案，是使用使虚拟样机技术，完成分析、计算、出图和生产的一体性设计，但其建模过程较为复杂，软件仿真操作不够简便，适用于减速器设计完成后的机械性能校核，其不能适用于结构、参数均未选型确定的过程中。

因此，急需一种用于快速确定传动件参数、减速器结构的双行星齿轮减速器设计方法。

发明内容

本发明旨在提供一种双行星齿轮减速器设计方法，以解决现有在双行星齿轮减速器设计中，传动件参数确定困难的问题。

具体方案如下：一种双行星齿轮减速器设计方法，包括如下步骤：

步骤1，建立传动原理模型的步骤：设计双行星齿轮减速器的齿轮组，根据双行星齿轮减速器的结构和各个齿轮之间的啮合关系，建立传动原理模型；

步骤2，建立线速度关系模型的步骤：根据机械理论以及运动理论，建立所有线速度的线速度关系模型；该线速度包括任意相啮合传动连接的两齿轮在啮合点处的第一线速度，以及行星架上行星轴心处因行星架摆动产生的第二线速度；

步骤3，传动比计算校验的步骤：将各个齿轮的参数代入该关系模型，求解构建传动比计算公式；调整齿轮参数的具体值，以达到传动比设计目标，并求得设计传动比；若调整齿轮参数具体值，无法达到传动比设计目标，则返回步骤1；

步骤4，设计绘制工程图纸的步骤：根据传动原理图以及齿轮参数的具体值，进行工程图纸的设计。

进一步的，在步骤3中，齿轮的参数包括角速度、齿数以及模数。

进一步的，在步骤2中，该第一线速度为齿轮分度圆处啮合点的速度。

进一步的，在步骤2中，该双行星齿轮减速器包括双联行星齿轮架和单行星齿轮架；线速度关系模型包括双联行星齿轮架一侧相啮合齿轮的该第一线速度关系的第一关系模型，还包括单行星齿轮架、双联行星齿轮架以及其余相啮合齿轮的该第一线速度关系的第二关系模型。

有益效果：本发明的双行星齿轮减速器设计方法，通过建立传动原理模型、线速度关系模型以及传动比计算校验，以设计传动比为目标，调整各个齿轮参数的具体值，其设计过程简便灵活，传动比计算精准，可广泛应用于双行星齿轮减速器设计过程中，逻辑简明，解决了现有在双行星齿轮减速器设计中，传动件参数确定困难的问题。

本发明提出的双行星齿轮减速器传动比的计算方法，建立行星齿轮传动原理模型，线速度模型和结合已知条件模型，对表达模型的等式联立求解获得传动比；同时提出了根据齿轮分度圆处啮合点线速度相等的运动学关系建立线速度模型的建模方法。该种采用建立运动学模型的方法计算传动比可以提高计算的逻辑性，直观性、准确性和效率，在机械与汽车的智能创造，超精密创造传动领域中具有极大的应用价值。

附图说明

图1示出了本发明双行星齿轮减速器设计方法步骤流程图；

图2示出了本发明实施例传动原理模型；

图3示出了图2双联行星齿轮架一侧传动原理图；

图4示出了图2单行星齿轮架一侧传动原理图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

结合图1所示，该实施例提供了一种双行星齿轮减速器设计方法，其主要包括如下四个步骤：

步骤1，建立传动原理模型的步骤：

设计双行星齿轮减速器的齿轮组，根据双行星齿轮减速器的结构和各个齿轮之间的啮合关系，建立传动原理模型；

结合图2所示，该双行星齿轮减速器包括定轴齿轮1、双联行星齿轮右齿轮2、双联行星齿轮架3、双联行星齿轮左齿轮4、单行星齿轮5、单行星齿轮架6，还包括单行星齿轮架支座7。

第一轴O1表示定轴齿轮1和双联行星齿轮架3的回转中心线，第二轴O2表示双联行星齿轮右齿轮2的自转中心线，第四轴O4表示双联行星齿轮左齿轮4的自转中心线，第二轴O2第四轴O4为双联行星齿轮右齿轮2和双联行星齿轮左齿轮4的共同轴心线，第五轴O5为单行星齿轮5的自转中心线。第六轴O6为单行星齿轮架6的回转中心线。

第一轴O1和第六轴O6同轴设置，其为单行星齿轮架6和双联行星齿轮架3的共同轴心线。

根据该传动原理模型，该双行星齿轮减速器的传动过程为：双联行星齿轮架3输入的动力通过双联行星齿轮右齿轮2与定轴齿轮1啮合，同时通过双联行星齿轮左齿轮4与单行星齿轮5啮合传递给单行星轮单行星齿轮5；单行星齿轮5绕第五轴O5自转，并绕第六轴O6公转输出所需动力。则该双行星齿轮减速器的传动比是指双联行星齿轮架3的角速度与单行星齿轮5的角速度之比值。

步骤2，建立线速度关系模型的步骤：

在该步骤中，根据机械理论以及运动理论，建立所有线速度的线速度关系模型；该线速度包括任意相啮合传动连接的两齿轮在啮合点处的第一线速度，且该第一线速度为齿轮分度圆处啮合点的速度；同时包括行星架上行星轴心处因行星架摆动产生的第二线速度。

结合图3所示，定轴齿轮1一侧，其与双联行星齿轮右齿轮2、双联行星齿轮架3的传动关系。

第一线速度V1表示定轴齿轮1分度圆处啮合点线速度(m/s)，第二线速度V2表示双联行星齿轮右齿轮2分度圆处啮合点线速度(m/s)，第三线速度V3表示第二轴O2O3绕第一轴O1的线速度(m/s)。第一角速度ω1表示定轴齿轮1分度圆处啮合点角速度(°/s)，第二角速度ω2表示双联行星齿轮右齿轮2分度圆处啮合点角速度(°/s)，第三角速度ω3表示第二轴O2O3绕第一轴O1的角速度(°/s)。

再结合机械理论和运动学理论，建立定轴齿轮1，双联行星齿轮右齿轮2，双联行星齿轮架3线速度关系模型如等式(1)所示。

V1＝V2-V3(1)

等式(1)中第一线速度V1，第二线速度V2和第三线速度V3同前；该等式(1)中的线速度关系模型包括双联行星齿轮架一侧相啮合齿轮的该第一线速度关系的第一关系模型。结合图4所示，双联行星齿轮架3，双联行星齿轮左齿轮4，单行星齿轮5和单行星齿轮架6传动连接。第四线速度V4表示双联行星齿轮左齿轮4分度圆处啮合点线速度(m/s)，第五线速度V5表示单行星齿轮5分度圆处啮合点线速度(m/s)，第六线速度V6表示单行星齿轮架6绕第六轴O6的线速度(m/s)，第四角速度ω4表示双联行星齿轮左齿轮4分度圆处啮合点角速度(°/s)，第五角速度ω5表示单行星齿轮5分度圆处啮合点角速度(°/s)。第六角速度ω6表示单行星齿轮架6绕第六轴O6的角速度(°/s)。

再结合机械理论和运动学理论，建立双联行星齿轮架3，双联行星齿轮左齿轮4，单行星齿轮5，单行星齿轮架6线速度关系模型如等式(2)所示。

V6+V5＝V4-V3(2)

等式(2)中第三线速度V3，第四线速度V4，第五线速度V5和第六线速度V6同前；该等式(2)为单行星齿轮架、双联行星齿轮架以及其余相啮合齿轮的该第一线速度关系的第二关系模型；该种分侧设置线速度关系模型的方式，实现了逻辑关系的简化，避免设计错误。

步骤3，传动比计算校验的步骤：

根据图2所示的传动原理，机械设计理论和运动学理论，建立定轴齿轮1，双联行星齿轮右齿轮2和双联行星齿轮架3的已知条件计算公式如等式(3)，等式(4)和等式(5)所示。

V1＝ω1×m×Z1/2＝0(3)

V2＝ω2×m×Z2/2(4)

V3＝ω3×m×(Z1+Z2)/2(5)

等式(3)至等式(5)中模数m为齿轮模数(mm),第一齿数Z1和第二齿数Z2分别为定轴齿轮1和双联行星齿轮右齿轮2的齿数。

同样，根据传动原理，机械设计理论和运动学理论，建立双联行星齿轮左齿轮4的已知条件计算公式如等式(6)。

V4＝ω2×m×Z4/2(6)

等式(6)中第四线速度V4和第四角速度ω4同前，m为齿轮模数(mm),第四齿数Z4为双联行星齿轮左齿轮4的齿数。第二角速度ω2＝第四角速度ω4。

再次根据传动原理，机械设计理论和运动学理论，建立单行星齿轮5和单行星齿轮架6的已知条件计算公式如等式(7)和等式(8)。

V5＝ω5×m×Z5/2(7)

V6＝ω3×m×(Z5+Z4-Z1-Z2)/2(8)

等式(7)和(8)中第五线速度V5和第六线速度V6和第五角速度ω5，第六角速度ω6同前，模数m为齿轮模数(mm),第一齿数Z1，第二齿数Z2，第四齿数Z4和第五齿数Z5同前。第六角速度ω6＝第三角速度ω3。

联立等式(1)和等式(2)，结合等式(3)到等式(8)的已知条件求解，可以获得双行星齿轮传动比的计算公式如等式(9)。

等式(9)中第一齿数Z1，第二齿数Z2，第四齿数Z4和第五齿数Z5同前。

而后，将各个齿轮的参数带入该关系模型，求解构建传动比计算公式；调整齿轮参数的具体值，以达到传动比设计目标，并求得设计传动比；若调整齿轮参数具体值，无法达到传动比设计目标，则返回步骤1即可。

将表1双行星齿轮传动比方案，各个齿轮参数代入上述步骤1-3，即可确定不同传动比方案下，传动比分别为50/100/-100/-10000，各个齿轮参数的具体值，其中，传动比为50不可实现，其设计传动比为49.25。

表1双行星齿轮传动比方案

以及包括步骤4，设计绘制工程图纸的步骤：

在获得到确定的齿轮参数后，即可根据传动原理图以及齿轮参数的具体值，进行工程图纸的设计。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

一种双行星齿轮减速器设计方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。