专利名称：行星齿轮式差动平衡机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种行星齿轮式差动平衡机构，是一种应用在具有摇杆结 构的移动机器人上使机器人主体部分保持相对平衡的差动平衡机构。
背景技术：
具有摇杆结构的移动机器人具有较好的适应不平整地形的性能，因此是目 前移动机器人领域研究的一个重要方向。具有摇杆结构的移动机器人需要安装 一套连接左右摇杆的差动平衡器，以保证机器人左右摇杆在不同摆角的情况下，机器人主体部分的相对平4軒。美国专利US4840394中提出了 rocker-bogie的摇 杆机构，左右两侧摇杆通过连杆平衡机构与机器人主体部分相连，该连杆平衡 机构一般布置在机器人主体机壳的外面，这样给机器人的结构设计带来了不便。 中国矿业大学提出了一种体积小、结构紧凑、安装方便的锥形齿轮式差动平衡 器，并利用该型差动平衡器研制出来了一种具有较强越障性能的摇杆式轮式机 器人。但是锥形齿轮式差动平衡器的轴向尺寸较大，对于一些对轴向尺寸要求 小的机器人来说，不太适用。实用新型内容本实用新型的目的是为了提供一种轴向尺寸小、结构更为紧凑的行星齿轮 式差动平衡机构，该行星齿轮式差动平衡机构应用在具有摇杆结构的移动机器 人上，连接两侧的摇杆以保持机器人主体部分的相对平衡。本实用新型解决其技术问题所'采用的技术方案是本实用新型由太阳齿轮、行星齿轮、内齿^^与系杆构成，太阳齿轮同轴线 设在内齿轮内部，且太阳齿轮与内齿轮的齿数之比为1:2; —对或多对相互啮合 的行星齿轮成对地设在太阳齿轮与内齿轮之间，且分别与太阳齿轮、内齿轮相 啮合；系杆连接并支撑各行星齿轮，且系杆的轴与太阳齿轮的轴同轴线对称布置。设太阳齿轮、两个相啮合的行星齿轮、内齿轮的齿数分别是zl、 z2、 z3、 z4,其中行星齿轮z2与太阳齿轮z2啮合，行星齿轮z3与内齿轮z4啮合。设齿 轮zl、 z2、 z3、 z4以及系杆的转速为wl、 w2、 w3、 w4、 w5，则太阳齿轮与 内齿轮的传动比"为/514= ( wl- ) / ( w4- o;5 ) = ( -z2/zl) ( -z3/z2 ) ( z4/z3 ) = z4/zl 因太阳齿轮与内齿轮的齿数之比为1:2，即z4/zl-2/l，则有w4=( wl+w5)/2固定内齿轮z4,即^4=0,则^1/^5=-1。当内齿轮固定时，太阳齿轮与系杆的转速相同转向相反。当内齿轮可摆动 时，内齿轮的转速为太阳齿轮与系杆转速和的一半，因此实现了差动的目的。 采用上述技术方案，内齿轮的转角为太阳齿轮与系杆转角的线性平均。采用上述方案制作的行星齿轮式差动平衡机构，安装在机器人上时，可将 内齿轮通过相应装置固联在机器人的主体平台上，太阳齿轮的轮轴与系杆与机 器人的左右摇杆结构连接，当机器人在不平整的地面上运行时，左右两摇杆绕 太阳齿轮的轮轴和系杆的轴线转动，这样机器人的主体平台的绕该轴线摆角的 为左右两摇杆的转角的和的一半，保证了机器人在复杂的地形上移动时，机器 人主体平台的平衡。采用上述的方案，可以达到以下有益效果采用该行星齿轮式差动平衡机构，这样内齿轮、行星齿轮以及太阳齿轮的 端面可以处于同一个平面，因此可以使得行星齿轮式差动平衡机构在齿4仑轴向 占据较短的长度，比锥齿轮式差动平衡器的轴向尺寸小。因此行星齿轮式差动 平衡机构结构更为紧凑，适用于对差动平衡器轴向尺寸要求小的摇杆式机器人。
图1为本实用新型的机构原理图； 图2为本实用新型一实施例的主^L图； 图3为图2的A-A剖视图； 图4为图3的B-B剖视图；图中1、太阳齿轮2、行星齿轮3、行星齿轮4、内齿轮5、系杆5-1、 系杆轴5-2、系杆保持件6、端盖7、端盖 8、螺钉9、支座10、太阳齿轮轴 11、凸台12、沉孔13、通孔14、轴承15、轴寿义16、轴承17、缺口 18、限位 螺钉具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。图1为的本实用新型的机构原理图，本实用新型由太阳齿轮l,行星齿轮2、 3,内齿轮4与系杆5构成，太阳齿轮l同轴线设在内齿轮4内部，且太阳齿轮 1与内齿轮4的齿数之比为1: 2; —对或多对相互啮合的行星齿轮2、 3成对地 设在太阳齿轮l与内齿轮4之间，且分别与太阳齿轮l、内齿轮4相啮合；系杆5连接并支撑各行星齿轮2、 3，且系杆轴与太阳齿轮轴同轴线对称布置。图2中，为本实用新型的一实施例的主视图，左右端盖6、 7与内齿轮4通 过螺钉8联接，太阳齿轮轴1与系杆半轴5分别伸出两端盖6、 7,左右端盖6、 7上设有固定支座9，图3为图2的A-A剖视图，图中，太阳齿轮1与内齿轮4 同轴线安装，两组成对啮合的行星齿轮2、 3设在太阳齿轮1与内齿轮4之间， 且分别与太阳齿轮l与内齿轮4啮合，系杆5连接各行星齿轮2、 3，保持着行 星齿轮2、 3轴线间的相对位置。图4为图3的B-B向剖视图，内齿轮4上设有 多个螺紋孔，端盖6、 7通过螺钉8固联在内齿轮4上，太阳齿轮l一端加工成 轴10，并设有轴承位，另一端设有凸台ll,亦设有轴承位；系杆5分为系杆轴 5-1和系杆保持件5-2两部分，两部分均设有安装行星齿轮2、 3的孔，系杆轴 5-1部分中部设有沉孔12，系杆保持件5-2中间设有通孔13,系杆轴5-1和系 杆保持件5-2的外圆处均设有轴承位；行星齿轮2、 3的两侧均设有轴承位；行 星齿轮两侧的轴承位与轴承14配合，太阳齿轮1的两侧的轴承位与轴承15配 合后，将系杆5的系杆轴5-l和系杆保持件5-2两部分扣合，行星齿轮2、 3轴 端的轴承分别支撑于系杆的两部分5-1、 5-2的孔中，安装在太阳齿轮l上的两 轴承]5的外圈分别与系杆轴中的沉孔12和系杆保持件中的通孔13配合，太阳 齿轮1轴伸出系杆保持件5-2的中间通孔13。与系杆轴5-1、保持件5-2外圆 配合的轴承16与两端盖7、 6设有的轴承位配合，且系杆轴5-1与太阳齿轮1 轴分别从两端盖7、 6中间的孔中伸出。为了限定系杆5和太阳齿轮1转动的角 度，在系杆轴5-l与系杆保持件5-2上设有缺口 17，缺口占有的圆周角度为oc， 端盖上设有螺紋孔，限位螺钉18安装在螺紋孔中，且处于系杆上缺口 17的中 间位置。这样系杆和内齿轮只能在缺口 17允许的角度下左右转动某一角度P， 如图3所示。采用上述方案与结构，太阳齿轮l、行星齿轮2、 3均被系杆5和端盖6、 7 限定在内齿轮4的内部，这样结构十分紧凑，在轴线方向上尺寸较小。各旋转 件均设有轴承，使得旋转阻力小，运动灵活。端盖6、 7上设有支座9便于差动 平衡机构的安装。采用上述方案与结构，实现了差动平衡的目的，即将系杆与太阳齿轮的运 动摆角线性平均，安装在移动机器人上可以实现机器人主体箱体的差动平衡； 采用此机构的差动平衡器的轴线尺寸比采用锥齿轮的差动平衡器的轴向尺寸小 很多，因此行星齿轮式差动平衡机构结构更为紧凑，更适用于对差动平衡器轴 向尺寸要求小的摇杆式机器人。
权利要求1、一种行星齿轮式差动平衡机构，包括太阳齿轮、行星齿轮与系杆，其特征在于太阳齿轮(1)同轴线设在内齿轮(4)内部，且太阳齿轮(1)与内齿轮(4)的齿数之比为1∶2；一对或多对相互啮合的行星齿轮(2)、(3)成对地设在太阳齿轮(1)与内齿轮(4)之间，且分别与太阳齿轮(1)、内齿轮(4)相啮合；系杆(5)连接并支撑各行星齿轮(2)、(3)，且系杆轴与太阳齿轮轴同轴线对称布置。
2、 根据权利要求1所述的行星齿轮式差动平衡机构，其特征在于所述 的内齿轮(4)上设有多个螺紋孔；所述的太阳齿轮(1)一端加工成轴(10),并设 有轴承位，另一端设有凸台(11)，亦设有轴承位；所述的系杆(5)分为系杆轴(5-1) 和系杆保持件(5-2)两部分，两部分均设有安装行星齿轮(2)、 (3)的孔，系杆轴 (5-1)部分中部设有沉孔(12),系杆保持件(5-2)中间设有通孔(13),系杆轴(5-l) 和系杆保持件(5-2)的外圆凸台处均设有轴承位；所述的行星齿轮(2)、 (3)的两 侧均设有轴承位。
3、 根据权利要求1或2所述的行星齿轮式差动平衡机构，其特征在于 所述的行星齿轮(2) 、 (3)两側的轴承位与轴承(14)配合，太阳齿轮(1)的两侧的 轴承位与轴承(15)配合，系杆(5)的系杆轴(5-1)和系杆保持件(5-2)两部分扣 合，行星齿轮(2)、 (3)轴端的轴承分别支撑于系杆的两部分(5-1)、 (5-2)的孔 中，安装在太阳齿轮(1)上的两轴承(15)的外圈分别与系杆轴中的沉孔(12)和系 杆保持件中的通孔(13)配合，太阳齿轮(1)轴伸出系杆保持件(5-2)的中间通孔 (13);与系杆轴(5-l)、保持件(5-2)外圆配合的轴承(16)与两端盖(7)、 (6)设 有的轴承位配合，且系杆轴(5-1)与太阳齿轮(1)轴分别从两端盖(7)、 (6)中间 的孔中伸出；端盖(6)、 (7)通过螺钉(8)与内齿轮(4)联接。
4、 根据权利要求1或2所述的行星齿轮式差动平衡机构，其特征在于所 述的系杆轴(5-1)与系杆保持件(5-2)上设有缺口 (17)，缺口占有的圆周角度为 ct,在端盖上设有螺紋孔，限位螺钉(18)安装在螺紋孔中，且处于系杆缺口(17) 的中间位置。
专利摘要一种行星齿轮式差动平衡机构，由太阳齿轮(1)，行星齿轮(2)、(3)，内齿轮(4)与系杆(5)构成，太阳齿轮(1)同轴线设在内齿轮(4)内部，且太阳齿轮(1)与内齿轮(4)的齿数之比为1∶2；一对或多对相互啮合的行星齿轮(2)、(3)成对地设在太阳齿轮(1)与内齿轮(4)之间，且分别与太阳齿轮(1)、内齿轮(4)相啮合；系杆(5)连接并支撑各行星齿轮(2)、(3)，且系杆轴与太阳齿轮轴同轴线对称布置。本实用新型轴向尺寸小，结构更为紧凑，适用于对差动平衡器的轴向尺寸要求小的摇杆式机器人。
文档编号F16H3/44GK201218316SQ20082003472
公开日2009年4月8日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者华 朱, 李允旺, 葛世荣 申请人:中国矿业大学