减速装置和机械传动系统的制作方法

减速装置和机械传动系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种减速装置和机械传动系统。减速装置包括输入轴、输出轴和行星传动机构，行星传动机构包括行星架、减速齿轮组和逆止齿轮组，行星架能在输入轴的带动下与输入轴同轴同向地转动，逆止齿轮组包括固定齿轮和转动齿轮组，转动齿轮组包括第一传动行星齿轮和逆止齿轮，第一传动行星齿轮设置于行星架上，逆止齿轮分别与固定齿轮和第一传动行星齿轮啮合，其中，在输入轴有转矩输入时，输入轴的转矩通过减速齿轮组实现向输出轴的减速输出，在输入轴无转矩输入时，逆止齿轮组使行星传动机构发生自锁以防止输出轴转动。该减速装置集合了双向逆止功能，使制动器和减速器合二为一。
【专利说明】
减速装置和机械传动系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及机械传动设备领域，特别涉及一种减速装置和机械传动系统。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，机械传动系统通常采用减速装置将原动机(如发电机)输出的高转速 变速至执行机构所要求的低转速。机械传动系统一般包括原动机、制动器、减速器和执行机 构。制动器可以安装在减速器之前或减速器之后。制动器和减速器是两个不同的装置，分别 由控制元件各自控制并协调工作。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型的一个目的在于提供一种减速装置，旨在在减速装置中集合双向逆止 功能。本实用新型的另一个目的在于提供一种机械传动系统，旨在能降低机械传动系统制 造和使用成本或节约安装所需的空间。
[0004] 本实用新型第一方面提供一种减速装置，包括输入轴、输出轴和设置于所述输入 轴与所述输出轴之间的行星传动机构，所述行星传动机构包括行星架、减速齿轮组和逆止 齿轮组，所述行星架能在所述输入轴的带动下与所述输入轴同轴同向地转动，所述逆止齿 轮组包括固定齿轮和转动齿轮组，所述转动齿轮组包括第一传动行星齿轮和逆止齿轮，所 述第一传动行星齿轮设置于所述行星架上，所述逆止齿轮分别与所述固定齿轮和所述第一 传动行星齿轮啮合，其中，在所述输入轴有转矩输入时，所述输入轴的转矩通过所述减速齿 轮组实现向所述输出轴的减速输出，在所述输入轴无转矩输入时，所述逆止齿轮组使所述 行星传动机构发生自锁以防止所述输出轴转动。
[0005] 进一步地，所述转动齿轮组还包括限位行星齿轮，所述限位行星齿轮设置于所述 行星架上，所述逆止齿轮还与所述限位行星齿轮啮合。
[0006] 进一步地，所述转动齿轮组中所述第一传动行星齿轮和所述限位行星齿轮相对于 所述逆止齿轮的中心轴线和所述固定齿轮的中心轴线所在的平面对称布置。
[0007] 进一步地，所述转动齿轮组包括两个所述逆止齿轮，所述两个逆止齿轮分别设置 于所述第一传动行星齿轮的中心轴线和所述固定齿轮的中心轴线所在的平面两侧。
[0008] 进一步地，所述转动齿轮组中所述两个逆止齿轮相对于所述第一传动行星齿轮的 中心轴线和所述固定齿轮的中心轴线所在的平面对称布置。
[0009] 进一步地，所述减速齿轮组包括第二传动行星齿轮、过渡行星齿轮和输出中心齿 轮，所述第二传动行星齿轮和过渡行星齿轮均设置于所述行星架上，所述输出中心齿轮与 所述输出轴同轴并同步转动，在所述输入轴有转矩输入时，所述输入轴依次带动所述第二 传动行星齿轮、所述过渡行星齿轮和所述输出中心齿轮转动实现向所述输出轴的减速输 出。
[0010] 进一步地，所述第二传动行星齿轮与所述第一传动行星齿轮的数量相同且一一对 应地设置，每个所述第二传动行星齿轮与对应的所述第一传动行星齿轮同轴并同步转动。
[0011] 进一步地，所述减速齿轮组还包括输入中心齿轮和第三传动行星齿轮，所述输入 轴与所述输入中心齿轮同轴并同步转动，所述第三传动行星齿轮设置于所述行星架上并与 所述输入中心齿轮啮合，在所述输入轴有转矩输入时，所述输入轴依次带动所述输入中心 齿轮、所述第三传动行星齿轮、所述第二传动行星齿轮、所述过渡行星齿轮和所述输出中心 齿轮转动实现向所述输出轴的减速输出。
[0012] 进一步地，所述第三传动行星齿轮与所述第二传动行星齿轮的数量相同且一一 对应地设置，每个所述第三传动行星齿轮与对应的所述第二传动行星齿轮同轴并同步转 动。
[0013] 进一步地，所述行星架与所述输入轴同轴固定连接，在所述输入轴有转矩输入时， 所述输入轴依次带动所述行星架、所述第二传动行星齿轮、所述过渡行星齿轮和所述输出 中心齿轮转动实现向所述输出轴的减速输出。
[0014] 进一步地，所述固定齿轮与所述输出轴同轴设置;所述逆止齿轮组包括两个以上 所述转动齿轮组，所述两个以上转动齿轮组沿所述固定齿轮的周向均匀布置。
[0015] 进一步地，所述固定齿轮为固定外齿轮;或者，所述固定齿轮为固定内齿轮。
[0016] 进一步地，所述逆止齿轮设置于所述行星架上;或者，所述逆止齿轮为浮动齿轮。
[0017] 进一步地，所述逆止齿轮组设置于所述减速装置的所述输入轴所在的输入端;或 者，所述逆止齿轮组设置于所述减速装置的所述输出轴所在的输出端。
[0018] 本实用新型第二方面提供一种机械传动系统，包括原动机、减速装置和执行机构， 所述减速装置为本实用新型第一方面中任一项所述的减速装置，所述原动机和所述执行机 构通过所述减速装置连接。
[0019] 基于本实用新型提供的减速装置和机械传动系统，减速装置包括行星传动机构， 行星传动机构包括行星架、减速齿轮组和逆止齿轮组，行星架能在输入轴的带动下与输入 轴同轴同向地转动，逆止齿轮组包括固定齿轮和转动齿轮组，转动齿轮组包括第一传动行 星齿轮和逆止齿轮，第一传动行星齿轮设置于行星架上，逆止齿轮分别与固定齿轮和第一 传动行星齿轮啮合，其中，在输入轴有转矩输入时，输入轴的转矩通过减速齿轮组实现向输 出轴的减速输出，在输入轴无转矩输入时逆止齿轮组防止输出轴转动。因此，该减速装置既 能在输入轴有扭矩输入时将输入轴的输入扭矩减速传递至输出轴输出，又能在输入轴无扭 矩时，通过转动齿轮组防止输出轴转动，从而在减速装置中集合了双向逆止功能。该减速 装置使制动器和减速器合二为一，并能有效地协调减速与制动的工作状况。在机械传动系 统应用该减速装置能降低制造和使用成本。另外还有利于节约安装所需的空间。
[0020] 通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它 特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0021] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当 限定。在附图中：
[0022]图1为本实用新型第一实施例的减速装置的原理示意图。
[0023]图2为本实用新型第一实施例的减速装置的部分剖视结构示意图。
[0024] 图3为本实用新型第一实施例的减速装置的A-A向结构示意图。
[0025] 图4为本实用新型第一实施例的减速装置的B-B向结构示意图。
[0026]图5为本实用新型第一实施例的减速装置的双向逆止原理示意图。
[0027]图6为本实用新型第二实施例的减速装置的原理示意图。
[0028]图7为本实用新型第二实施例的减速装置的剖视结构示意图。
[0029]图8为本实用新型第二实施例的减速装置的C-C向结构示意图。
[0030]图9为本实用新型第三实施例的减速装置的原理示意图。
[0031]图10为本实用新型第三实施例的减速装置的部分剖视结构示意图。
[0032]图11为本实用新型第三实施例的减速装置的E-E向结构示意图。
[0033]图12为本实用新型第三实施例的减速装置的F-F向结构示意图。
[0034] 图13为本实用新型第四实施例的减速装置的一个方向的结构示意图。
[0035] 图14为本实用新型第四实施例的减速装置的一个变形例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用 新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0037] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表 达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各 个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技 术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授 权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例 性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似 的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随 后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0038] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如"在……之上"、"在……上方"、 "在……上表面"、"上面的"等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特 征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位 之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为"在其他器 件或构造上方"或"在其他器件或构造之上"的器件之后将被定位为"在其他器件或构造下 方"或"在其他器件或构造之下"。因而，示例性术语"在……上方"可以包括"在……上方"和 "在……下方"两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位），并 且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0039]图1至图12示出了本实用新型各实施例的原理和结构。如图1至图12所示，本实用 新型提供的减速装置包括输入轴14、输出轴4和设置于输入轴14与输出轴4之间的行星传动 机构。行星传动机构包括行星架12、减速齿轮组和逆止齿轮组。行星架12能在输入轴14的带 动下与输入轴14同轴同向地转动。逆止齿轮组包括固定齿轮3和转动齿轮组。转动齿轮组包 括第一传动行星齿轮6、限位行星齿轮1和逆止齿轮2,第一传动行星齿轮6和限位行星齿轮I 均设置于行星架12上，逆止齿轮2分别与固定齿轮3、第一传动行星齿轮6和限位行星齿轮1 啮合。其中，在输入轴14有转矩输入时，输入轴14的转矩通过减速齿轮组实现向输出轴4的 减速输出逆止齿轮。在输入轴14无转矩输入时，逆止齿轮组使行星传动机构发生自锁以防 止输出轴4转动。
[0040] 本实用新型的减速装置由于设置了逆止齿轮组，在输入轴14有转矩输入时，输入 轴14的转矩通过减速齿轮组实现向输出轴4的减速输出，且此时输入轴14带动转动齿轮组 转动，即此时输入轴14依次带动第一传动行星齿轮6、逆止齿轮2和限位行星齿轮1转动。在 输入轴14无转矩输入时逆止齿轮组使行星传动机构发生自锁防止输出轴4转动。因此，该减 速装置既能将输入轴的输入动力减速传递至输出轴，又能在输入轴无扭矩时，通过转动齿 轮组使行星传动机构发生自锁防止输出轴转动，从而在减速装置中集合了双向逆止功能。 该减速装置使制动器和减速器合二为一，并能有效地协调减速与制动的工作状况。在动力 传动系统中应用该减速装置能降低制造和使用成本。另外，还用利于节约安装所需的空间。
[0041] 在一个优选的实施方式中，转动齿轮组还包括限位行星齿轮1，限位行星齿轮1设 置于行星架12上，逆止齿轮2还与限位行星齿轮1啮合。进一步优选地，转动齿轮组中第一传 动行星齿轮6和限位行星齿轮1相对于逆止齿轮2的中心轴线和固定齿轮3的中心轴线所在 的平面对称布置。
[0042] 在另一个优选的实施方式中，转动齿轮组包括两个逆止齿轮2,两个逆止齿轮2分 别设置于第一传动行星齿轮6的中心轴线和固定齿轮3的中心轴线所在的平面两侧。进一步 优选地，转动齿轮组中两个逆止齿轮2相对于第一传动行星齿轮6的中心轴线和固定齿轮3 的中心轴线所在的平面对称布置。
[0043] 以下结合图1至图12对本实用新型各实施例进行详细说明。
[0044] 第一实施例
[0045] 图1至图5示出了本实用新型第一实施例的原理和结构。
[0046] 如图1至图5所示，第一实施例中，减速装置包括限位行星齿轮1、逆止齿轮2、固定 齿轮3、输出轴4、机座5、第一传动行星齿轮6、传动轴7、第二传动行星齿轮8、第三传动行星 齿轮9、过渡齿轮安装轴10、过渡行星齿轮11、行星架12、输入中心齿轮13、输入轴14、输出中 心齿轮15和限位齿轮安装轴16。
[0047] 其中，限位行星齿轮1、逆止齿轮2、固定齿轮3、输出轴4、第一传动行星齿轮6、传动 轴7、第二传动行星齿轮8、第三传动行星齿轮9、过渡齿轮安装轴10、过渡行星齿轮11、行星 架12、输入中心齿轮13、输出中心齿轮15和限位齿轮安装轴16形成了设置于输入轴14和输 出轴4之间的行星传动机构。
[0048] 该行星传动机构可以分为行星架12、减速齿轮组和逆止齿轮组三个主要部分。
[0049] 行星架12可在输入轴14的带动下与输入轴14同轴同向地转动。如图2所示，行星架 12包括两块平行间隔设置并同步转动的安装板，减速齿轮组和逆止齿轮组中各行星齿轮和 对应的安装轴分布在两块安装板上。该结构既能保证整个行星架有足够的刚性，又能完成 传动功能。
[0050] 在第一实施例中，减速齿轮组包括第三传动行星齿轮9、输入中心齿轮13、第二传 动行星齿轮8、过渡行星齿轮11和输出中心齿轮15。输入中心齿轮13与输出中心齿轮15以及 与行星架12均同轴设置。第三传动行星齿轮9、第二传动行星齿轮8和过渡行星齿轮11的数 量均为三个，且均沿输入轴14的周向均匀分布。
[0051]如图1和图2所示，逆止齿轮组设置于减速装置的输出轴4所在的输出端。逆止齿轮 组包括固定齿轮3和转动齿轮组。转动齿轮组包括第一传动行星齿轮6、限位行星齿轮1和逆 止齿轮2。第一传动行星齿轮6和限位行星齿轮1均设置于行星架12上，逆止齿轮2分别与固 定齿轮3、第一传动行星齿轮6和限位行星齿轮1啮合。
[0052]在第一实施例中，逆止齿轮组包括与输出轴4同轴设置的固定齿轮3和三组转动齿 轮组。固定齿轮3为固定外齿轮。三组转动齿轮组转绕固定齿轮3的周向均匀设置。
[0053] 本实用新型中逆止齿轮组的数量不限于三组，例如，还可以是一组、二组或四组等 其它数量。
[0054]第一实施例中优选地，转动齿轮组中第一传动行星齿轮6和限位行星齿轮1相对于 逆止齿轮2的中心轴线和固定齿轮3的中心轴线所在的平面对称布置。该设置有利于在输入 轴无转矩输入时行星传动机构形成自锁。
[0055] 第一实施例中优选地，逆止齿轮2为浮动齿轮。浮动齿轮可以自动定心，利于在输 入轴14无转矩输入时使行星传动机构形成自锁。
[0056] 优选地，减速齿轮组和逆止齿轮组中的各齿轮均为渐开线圆柱齿轮。该设置使行 星传动机构的效率较高。
[0057] 如图1至图5所示，第一传动行星齿轮6、第二传动行星齿轮8、第三传动行星齿轮9 和传动轴7均为三个并一一对应地设置。对应的第一传动行星齿轮6、第二传动行星齿轮8和 第三传动行星齿轮9固定设置于对应的传动轴7上，传动轴7则可转动地设置于行星架12上。 每个限位行星齿轮1通过一个限位齿轮安装轴16设置于行星架12上。每个过渡行星齿轮11 通过一个过渡齿轮安装轴10设置于行星架12上。
[0058]如图1至图4所示，输入中心齿轮13与输入轴14同轴且同步转动。输出中心齿轮15 与输出轴4同轴且同步转动。输入中心齿轮13、输出中心齿轮15、固定齿轮3和行星架12都 在同一轴线00上。固定齿轮3与机座5固定连接，不能转动。输入中心齿轮13、输出中心齿轮 15和行星架12其它都能绕轴线00转动。具体地，输入中心齿轮13与输入轴14同轴固定连接 因此能同步转动;输出中心齿轮15与输出轴4同轴固定连接因此能同步转动。
[0059]行星架12上安装有传动轴7、过渡齿轮安装轴10和限位齿轮安装轴16三个安装轴。 传动轴7相对于行星架12可转动，第一传动行星齿轮6、第二传动行星齿轮8和第三传动行星 齿轮9均与传动轴7同轴固定连接，从而第一传动行星齿轮6、第二传动行星齿轮8和第三传 动行星齿轮9能同步转动。
[0000]如图1和图2所不，第一实施例中，第一传动行星齿轮6和第二传动行星齿轮8为一 体结构，为一个宽行星齿轮的两个轴向部分，但在其它实施例中，第一传动行星齿轮6和第 二传动行星齿轮8可以是两个独立的齿轮。
[0061]第三传动行星齿轮9与输入中心齿轮13啮合，实现动力输入。第二传动行星齿轮8 与过渡行星齿轮11啮合，过渡行星齿轮11安装在过渡齿轮安装轴10上，同时与输出中心齿 轮15啮合，实现动力输出。第一传动行星齿轮6与逆止齿轮2啮合，逆止齿轮2同时与固定齿 轮3、限位行星齿轮11、第一传动行星齿轮6啮合。
[0062]输入轴14有转矩输入时，由于输出中心齿轮13与第三传动行星齿轮9啮合，第三传 动行星齿轮9转动并同时带动行星架12转动，从而行星架12能在输入轴14的带动下与输入 轴14同轴地转动。同时，输入轴14还通过输入中心齿轮13、第三传动行星齿轮9依次带动第 二传动行星齿轮8、过渡行星齿轮11和输出中心齿轮15转动实现向输出轴4的减速输出，从 而输入轴14的输入转矩能通过减速齿轮组实现向输出轴4的减速输出。另外，由于此时逆止 齿轮2所受作用力的合力方向与行星架12的转动方向相同，行星传动机构不会产生自锁，输 入轴14还通过输入中心齿轮13、第三传动行星齿轮9依次带动第一传动行星齿轮6、逆止齿 轮2和限位行星齿轮1转动。
[0063]根据以上描述可知，第一实施例的减速装置中，行星传动机构包括第一级行星传 动机构和第二级行星传动机构，是一种二级复合行星传动机构。该二级复合行星传动机构 中输入中心齿轮13、输出中心齿轮15、固定齿轮3和行星架12是四个基本运动构件。
[0064]第一级行星传动机构包括输入中心齿轮13、第三传动行星齿轮9和行星架12。第一 级行星传动机构为输入中心齿轮13主动，行星架12从动，输入中心齿轮13与行星架12转向 相同的行星传动机构。
[0065]第二级行星传动机构包括第一传动行星齿轮6、第二传动行星齿轮8、逆止齿轮2、 过渡行星齿轮11、输出中心齿轮15和固定齿轮3。第二级行星传动机构中行星架12上的第一 传动行星齿轮6与逆止齿轮2啮合、第二传动行星齿轮8通过过渡行星齿轮11与输出中心齿 轮15串连啮合。第二级行星传动机构为行星架12主动，输出中心齿轮15从动，行星架12与中 心齿轮15转向相同的行星传动机构。
[0066]在输入轴14有转矩输入时，输入轴14与输入中心齿轮13为动力输入部，输出中心 齿轮15和输出轴4为动力输出部，行星架12为第一级行星传动机构的输出部件，又是第二级 行星传动机构的输入部件，因此是此二级复合行星传动机构的过渡部件，此时该机构为减 速传动机构，减速装置能实现从输入轴14至输出轴4的减速传动。
[0067] 如果以Zi代表附图标记为i的齿轮齿数，则第一实施例中各齿轮的齿数可表示如 下:限位行星齿轮1的齿数Zl;逆止齿轮2的齿数Z2;固定齿轮3的齿数Z3;第二传动行星齿轮 8的齿数Z8;第三传动行星齿轮9的齿数Z9;过渡行星齿轮11的齿数Zl 1;输入中心齿轮13的 齿数Z13;输出中心齿轮15的齿数Z15。在各齿轮齿数已知的情况下，根据行星传动机构传动 原理，该二级复合行星传动机构降速比即可根据降速比的公式得出。第一实施例中降速比I 的公式为
[0068] 在输入轴14上无转矩输入时，输出轴4上的负载反作用于输出轴4,逆止齿轮组能 防止输出轴4转动，从而实现减速装置的双向逆止功能。
[0069] 以下结合图4和图5对本实用新型的逆止齿轮组实现减速装置双向逆止的原理作 简要说明。其中，图5中仅为原理说明，因此其中仅示出了一组转动齿轮组。
[0070] 当输入轴14失去扭矩停止运动后，输出轴4上的负载如重物G形成的作用力通过输 出中心齿轮15传递至行星架12上，再经过与输出中心齿轮15啮合的各行星齿轮传递至与机 座5固定连接的固定齿轮3的圆周上，第一传动行星齿轮1、固定齿轮3和限位行星齿轮16对 逆止齿轮2共同作用，最终在逆止齿轮2上产生一对作用力大小相等、方向相反的反作用力， 使逆止齿轮2形成自锁从而使行星传动机构形成自锁。
[0071] 如图4和图5所示，如果输出轴4受如重物G等负载的作用力使使其产生顺时针转动 的趋势，重物G的作用力通过输出轴4传递至输出中心齿轮15使输出中心齿轮15亦产生顺时 针转动的趋势。通过过渡行星齿轮11的作用，输出中心齿轮15的顺时针转动的趋势使第二 传动行星齿轮8、第一传动行星齿轮6和行星架12均具有顺时针转动的趋势，第一传动行星 齿轮6的顺时针转动的趋势使逆止齿轮2具有逆时针转动的趋势。
[0072] 如图4所示，逆止齿轮2与第一传动行星齿轮6啮合于E点、与限位行星齿轮1啮合于 J点、与固定齿轮3啮合于H点。如图5所示，逆止齿轮2受到的作用力有三个:F62是第一传动 行星齿轮6通过E点作用在逆止齿轮2的法向力指向C点、摩擦力指向切线方向力的合力;F32 是固定齿轮3通过H点作用在逆止齿轮2的法向力指向C点、摩擦力指向切线方向的合力;F12 是限位行星齿轮1通过J点作用在逆止齿轮2的指向C点的法向力，C点的摩擦力可不计。因 此，逆止齿轮2所受作用力的合力方向与行星架12的转动方向相反，此时在第一传动行星齿 轮8对逆止齿轮2的作用力F62、固定齿轮3对逆止齿轮2的作用力F32和限位行星齿轮1对逆 止齿轮2的作用力F12的共同作用下，使逆止齿轮2在第一传动行星齿轮6和固定齿轮3之间 被越挤越紧，最终被楔紧在第一传动行星齿轮6和固定齿轮13之间实现自锁，从而使整个 二级复合行星传动机构处于自锁状态。
[0073] 从输出轴4输入扭矩至二级复合行星传动机构处于自锁状态的自锁过程分为两个 阶段，即逆止齿轮2的位移过程与逆止齿轮2的楔紧过程。在逆止齿轮2的位移过程中，逆止 齿轮2与固定齿轮3、限位行星齿轮1、第一传动行星齿轮8之间均存在齿侧间隙，在力F62、力 F32和力F12的共同作用下，逆止齿轮2产生微小的位移。在逆止齿轮2的楔紧过程中，由于第 二传动行星齿轮8、固定齿轮3的位置限制，导致逆止齿轮2无法继续位移，被楔紧在固定齿 轮3和第一传动行星齿轮6之间实现自锁，从而使整个二级复合行星传动机构处于自锁状 态。自锁状态下F12为0，F62与F32为大小相等，方向相反的一对作用力。
[0074] 如图4所示，在垂直于减速装置的中心轴线的平面内，A代表传动轴7的中心轴线，B 代表过渡行星齿轮11的中心轴线，C代表逆止齿轮2的中心轴线，D代表限位行星齿轮1的中 心轴线，0代表输入轴14、行星架12、输入中心齿轮13和输出中心齿轮15的共同轴线。二级复 合行星传动机构处于自锁状态时，该平面内ZHEC= ZEHC为自锁角。
[0075]自锁角ZHEC、ZEHC计算过程如下：
[0076] ZHEC= ZEHC= (Z0AC+ZA0C)/2，其中，
[0077] ZA0C = acos[(0A*0A+0C*0C_AC*AC)/2/0A/0C)];
[0078] Z0AC = acos[ (0A*0A+AC*AC_0C*0C)/2/0A/AC)]。
[0079] 在240)为钝角时，8卩(^*(^>00(^+40^(：时，逆止齿轮2满足自锁条件。
[0080] 本实施例中，OA = 75; OC = 55; AC = 43。可以求出 ZAOC = 34.47589。； ZOAC = 46.38827°。
[0081] 故自锁角ZHEC=ZEHC=(Z0AC+ZA0C)/2 = 40.43208。。
[0082] 如果输出轴4受如重物G等负载的作用力使使其产生逆时针转动的趋势时，逆止齿 轮2可以楔入限位行星齿轮1和固定齿轮3之间实现自锁，从而使二级复合行星传动机构处 于自锁状态，分析过程与以上分析过程与输出轴4受负载的作用力使其产生顺时针转动的 趋势类似，可以参考以上分析过程。
[0083]综上所述，本实用新型第一实施例可以具有如下技术效果至少之一：
[0084]当断开输入轴14的扭矩输入时，逆止齿轮2在输出轴4的反向扭矩和限位行星齿轮 1、第一传动行星齿轮6和固定齿轮3的共同作用下楔入第一传动行星齿轮6和固定齿轮3之 间或楔入限位行星齿轮1和固定齿轮3之间实现自锁，从而使行星传动机构处于自锁状态， 因此，可防止此时输出轴4的转动，实现减速装置的双向逆止。而且，双向逆止动态响应好， 自锁反应快。限位行星齿轮1的设置使行星传动机构实现自锁的可靠性更高。
[0085] 由于两组以上的逆止齿轮组沿固定齿轮3的周向均匀分布，行星传动机构受力分 布合理，能使行星传动机构形成对称状态下的自锁，自锁过程和自锁状态平稳。
[0086] 采用渐开线圆柱齿轮进行传动，传动效率较高。
[0087] 采用二级复合行星齿轮传动机构，可方便构建传动比，传动比范围大，只需要在减 速齿轮组的各齿轮中实现一定的齿数差，就能构建不同的传动比，便于设计过程中模块化、 系列化设计。
[0088] 简化了减速比的计算和齿轮位置的安排;结构简单;维修方便;安全可靠，经久耐 用;成本降低，效益显著。
[0089] 可供各种需要减速逆止功能的机械设备上使用。
[0090] 第二实施例
[0091 ]图6至图8示出了本实用新型第二实施例的原理和结构。
[0092] 如图6至图8所示，第二实施例中，减速装置包括限位行星齿轮1、逆止齿轮2、固定 齿轮3、输出轴4、机座5、第一传动行星齿轮6、传动轴7、第二传动行星齿轮8、第三传动行星 齿轮9、过渡齿轮安装轴10、过渡行星齿轮11、行星架12、输入中心齿轮13、输入轴14、输出中 心齿轮15和限位齿轮安装轴16。
[0093] 第二实施例的减速装置与第一实施例的减速装置相比，其不同之处在于:第二实 施例中代替第一实施例的固定外齿轮，用固定内齿轮作为固定齿轮3;与此相适应的，限位 行星齿轮1在行星架上的安装位置有所改变，使逆止齿轮2仍分别与第一传动行星齿轮6、限 位行星齿轮1和固定齿轮3啮合。
[0094]第二实施例中行星传动机构的自锁原理的分析过程与第一实施例类似，在此不再 重复描述。
[0095]第二实施例中其它未说明的原理、结构和效果均可参考第一实施例的相关内容。 [0096] 第三实施例
[0097]图9至图12示出了本实用新型第三实施例的原理和结构。
[0098]如图9至图12所示，第三实施例中，减速装置包括限位行星齿轮1、逆止齿轮2、固定 齿轮3、输出轴4、机座5、第一传动行星齿轮6、传动轴7、第二传动行星齿轮8、过渡齿轮安装 轴10、过渡行星齿轮11、行星架12、输入轴14、输出中心齿轮15、限位齿轮安装轴16和逆止齿 轮安装轴17。
[0099]第三实施例与第一实施例的减速装置相比，其不同之处在于：逆止齿轮组与第一 实施例同样地包括固定齿轮3和转动齿轮组，但逆止齿轮组设置于减速装置的输入轴14所 在的输入端。另外，与第一实施例中逆止齿轮2为浮动齿轮不同地，第三实施例中逆止齿轮2 通过逆止齿轮安装轴17设置于行星架12上。第三实施例中，未如第一实施例那样设置输入 中心齿轮13和第三传动行星齿轮9,而是使行星架12与输入轴14同轴固定连接，在输入轴14 有转矩输入时，输入轴14依次带动行星架12、第二传动行星齿轮8、过渡行星齿轮11和输出 中心齿轮15转动实现向输出轴4的减速输出。
[0100]第三实施例中行星传动机构的自锁原理的分析过程与第一实施例类似，在此不再 重复描述。
[0101]第三实施例中其它未说明的原理、结构和效果均可参考第一实施例的相关内容。 [0102]第四实施例
[0103]图13示出了第四实施例的减速装置的原理和结构。
[0104]如图13所示，第四实施例中，减速装置包括逆止齿轮2、固定齿轮3、输出轴、机座、 第一传动行星齿轮6、传动轴、第二传动行星齿轮、第三传动行星齿轮、过渡齿轮安装轴、过 渡行星齿轮11、行星架12、输入中心齿轮、输入轴和输出中心齿轮15和逆止齿轮安装轴。
[0105] 第四实施例与第一实施例的减速装置相比，其不同之处在于:第四实施例的行星 传动机构中，逆止齿轮组的各转动齿轮组包括两个逆止齿轮2,但不包括限位行星齿轮。两 个逆止齿轮2各自通过一个逆止齿轮安装轴安装于行星架12上。转动齿轮组中的两个逆止 齿轮2分别设置于第一传动行星齿轮6的中心轴线和固定齿轮3的中心轴线所在的平面两 侦k优选地，转动齿轮组中两个逆止齿轮2相对于第一传动行星齿轮6的中心轴线和固定齿 轮3的中心轴线所在的平面对称布置。
[0106] 第四实施例中行星传动机构的自锁原理的分析过程与第一实施例类似，在此不再 重复描述。
[0107] 第四实施例中其它未说明的原理、结构和效果均可参考第一至第三实施例的相关 内容。
[0108] 需要说明的是，以上不同实施例的内容只要不发生矛盾，均可以组合或替换。例 如，虽然第四实施例中未包括限位行星齿轮，但本领域技术人员可以预见的，在第四实施例 的基础上，行星传动机构的逆止齿轮组中，与每个逆止齿轮2对应的设置一个限位行星齿 轮，并使每个逆止齿轮2还与对应的限位行星齿轮啮合同样可以实现减速装置的双向逆止 功能。如图14所示，在第四实施例的减速装置一个变形例中，在转动齿轮组包括两个逆止齿 轮2的情况下，还可以仅包括一个限位行星齿轮1，该限位行星齿轮1与两个逆止齿轮2中的 一个啮合。该变形例中行星传动机构的自锁原理的分析过程亦与第一实施例类似，在此不 再重复描述。
[0109] 本实用新型还提供一种机械传动系统。该机械传动系统包括原动机、减速装置和 执行机构，其中，减速装置为前述的减速装置，原动机和执行机构通过该减速装置连接。
[0110] 由于本实用新型的减速装置在输入轴无扭矩输入时，在逆止齿轮组的各齿轮的允 许承载范围内能实现自锁，即使齿轮有磨损也基本不会出现失去自锁性能的情况，除非齿 轮被打碎。在将该减速装置应用在如提升装置等机械传动系统上，可以省去机械的或电气 的制动装置，因此能改善现有的机械传动系统的制造工艺，使机械传动系统的结构更加简 单、紧凑。另外，可减少机械传动系统的制造与使用成本。还可以减小机械传动系统的整体 体积，从而有效减少安装机械传动系统所需的场所和空间。
[0111] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限 制;尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当 理解：依然可以对本实用新型的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替 换;而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案 范围当中。
【主权项】
1. 一种减速装置，其特征在于，包括输入轴（14)、输出轴(4)和设置于所述输入轴（14) 与所述输出轴(4)之间的行星传动机构，所述行星传动机构包括行星架（12)、减速齿轮组和 逆止齿轮组，所述行星架（12)能在所述输入轴（14)的带动下与所述输入轴（14)同轴同向地 转动，所述逆止齿轮组包括固定齿轮(3)和转动齿轮组，所述转动齿轮组包括第一传动行星 齿轮(6)和逆止齿轮(2)，所述第一传动行星齿轮(6)设置于所述行星架（12)上，所述逆止齿 轮(2)分别与所述固定齿轮(3)和所述第一传动行星齿轮(6)啮合，其中，在所述输入轴（14) 有转矩输入时，所述输入轴（14)的转矩通过所述减速齿轮组实现向所述输出轴(4)的减速 输出，在所述输入轴（14)无转矩输入时，所述逆止齿轮组使所述行星传动机构发生自锁以 防止所述输出轴(4)转动。2. 根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于，所述转动齿轮组还包括限位行星齿轮 (1) ，所述限位行星齿轮（1)设置于所述行星架（12)上，所述逆止齿轮(2)还与所述限位行星 齿轮(1)啮合。3. 根据权利要求2所述的减速装置，其特征在于，所述转动齿轮组中所述第一传动行星 齿轮(6)和所述限位行星齿轮（1)相对于所述逆止齿轮(2)的中心轴线和所述固定齿轮(3) 的中心轴线所在的平面对称布置。4. 根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于，所述转动齿轮组包括两个所述逆止齿 轮(2)，所述两个逆止齿轮(2)分别设置于所述第一传动行星齿轮(6)的中心轴线和所述固 定齿轮(3)的中心轴线所在的平面两侧。5. 根据权利要求4所述的减速装置，其特征在于，所述转动齿轮组中所述两个逆止齿轮 (2) 相对于所述第一传动行星齿轮(6)的中心轴线和所述固定齿轮(3)的中心轴线所在的平 面对称布置。6. 根据权利要求1至5中任一项所述的减速装置，其特征在于，所述减速齿轮组包括第 二传动行星齿轮(8)、过渡行星齿轮（11)和输出中心齿轮（15)，所述第二传动行星齿轮(8) 和过渡行星齿轮（11)均设置于所述行星架（12)上，所述输出中心齿轮（15)与所述输出轴 (4)同轴并同步转动，在所述输入轴（14)有转矩输入时，所述输入轴（14)依次带动所述第二 传动行星齿轮(8)、所述过渡行星齿轮（11)和所述输出中心齿轮（15)转动实现向所述输出 轴(4)的减速输出。7. 根据权利要求6所述的减速装置，其特征在于，所述第二传动行星齿轮(8)与所述第 一传动行星齿轮(6)的数量相同且一一对应地设置，每个所述第二传动行星齿轮(8)与对应 的所述第一传动行星齿轮(6)同轴并同步转动。8. 根据权利要求6所述的减速装置，其特征在于，所述减速齿轮组还包括输入中心齿轮 (13)和第三传动行星齿轮(9)，所述输入轴（14)与所述输入中心齿轮(13)同轴并同步转动， 所述第三传动行星齿轮(9)设置于所述行星架（12)上并与所述输入中心齿轮（13)啮合，在 所述输入轴（14)有转矩输入时，所述输入轴（14)依次带动所述输入中心齿轮（13)、所述第 三传动行星齿轮(9)、所述第二传动行星齿轮(8)、所述过渡行星齿轮（11)和所述输出中心 齿轮(15)转动实现向所述输出轴(4)的减速输出。9. 根据权利要求8所述的减速装置，其特征在于，所述第三传动行星齿轮(9)与所述第 二传动行星齿轮(8)的数量相同且一一对应地设置，每个所述第三传动行星齿轮(9)与对应 的所述第二传动行星齿轮(8)同轴并同步转动。10. 根据权利要求6所述的减速装置，其特征在于，所述行星架（12)与所述输入轴（14) 同轴固定连接，在所述输入轴（14)有转矩输入时，所述输入轴（14)依次带动所述行星架 (12)、所述第二传动行星齿轮(8)、所述过渡行星齿轮(11)和所述输出中心齿轮(15)转动实 现向所述输出轴(4)的减速输出。11. 根据权利要求1至5中任一项所述的减速装置，其特征在于，所述固定齿轮(3)与所 述输出轴(4)同轴设置;所述逆止齿轮组包括两个以上所述转动齿轮组，所述两个以上转动 齿轮组沿所述固定齿轮(3)的周向均匀布置。12. 根据权利要求1至5中任一项所述的减速装置，其特征在于，所述固定齿轮(3)为固 定外齿轮;或者，所述固定齿轮(3)为固定内齿轮。13. 根据权利要求1至5中任一项所述的减速装置，其特征在于，所述逆止齿轮(2)设置 于所述行星架（12)上;或者，所述逆止齿轮(2)为浮动齿轮。14. 根据权利要求1至5中任一项所述的减速装置，其特征在于，所述逆止齿轮组设置于 所述减速装置的所述输入轴（14)所在的输入端;或者，所述逆止齿轮组设置于所述减速装 置的所述输出轴(4)所在的输出端。15. -种机械传动系统，包括原动机、减速装置和执行机构，其特征在于，所述减速装置 为根据权利要求1至14中任一项所述的减速装置，所述原动机和所述执行机构通过所述减 速装置连接。
【文档编号】F16H35/00GK205618621SQ201620310646
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】毕艳军, 李国太, 金猛
【申请人】北京龙微智能科技股份有限公司