專利名稱：行星齒輪式差動平衡機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種行星齒輪式差動平衡機構(gòu)，是一種應(yīng)用在具有搖桿結(jié)構(gòu)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(gòu)。
背景技術(shù)：
具有搖桿結(jié)構(gòu)的移動機器人具有較好的適應(yīng)不平整地形的性能，因此是目 前移動機器人領(lǐng)域研究的一個重要方向。具有搖桿結(jié)構(gòu)的移動機器人需要安裝 一套連接左右搖桿的差動平衡器，以保證機器人左右搖桿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 桿機構(gòu)，左右兩側(cè)搖桿通過連桿平衡機構(gòu)與機器人主體部分相連，該連桿平衡 機構(gòu)一般布置在機器人主體機殼的外面，這樣給機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了不便。 中國礦業(yè)大學(xué)提出了一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便的錐形齒輪式差動平衡 器，并利用該型差動平衡器研制出來了一種具有較強越障性能的搖桿式輪式機 器人。但是錐形齒輪式差動平衡器的軸向尺寸較大，對于一些對軸向尺寸要求 小的機器人來說，不太適用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種軸向尺寸小、結(jié)構(gòu)更為緊湊的行星齒輪式差 動平衡機構(gòu)，該行星齒輪式差動平衡4幾構(gòu)應(yīng)用在具有搖桿結(jié)構(gòu)的移動才幾器人上， 連接兩側(cè)的搖桿以保持機器人主體部分的相對平衡。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明由太陽齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪與系桿構(gòu)成，太陽齒輪同軸線設(shè)在 內(nèi)齒輪內(nèi)部，且太陽齒輪與內(nèi)齒輪的齒數(shù)之比為1:2; —對或多對相互嚙合的行 星齒輪成對地設(shè)在太陽齒輪與內(nèi)齒輪之間，且分別與太陽齒輪、內(nèi)齒4侖相嚙合； 系桿連接并支撐各行星齒輪，且系桿的軸與太陽齒輪的軸同軸線對稱布置。
設(shè)太陽齒輪、兩個相嚙合的行星齒輪、內(nèi)齒輪的齒數(shù)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(nèi)齒輪z4嚙合。設(shè)齒 輪zl、 z2、 z3、 z4以及系桿的轉(zhuǎn)速為wl、 w2、 "3、 w4、 w5，則太陽齒輪與 內(nèi)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(nèi)齒輪的齒數(shù)之比為1:2,即z4/zl-2/l，則有
w4=(^1+w5) /2固定內(nèi)齒輪z4，即0 4=0，則wl/w5—l。
當(dāng)內(nèi)齒輪固定時，太陽齒輪與系桿的轉(zhuǎn)速相同轉(zhuǎn)向相反。當(dāng)內(nèi)齒輪可擺動 時，內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)速為太陽齒輪與系桿轉(zhuǎn)速和的一半，因此實現(xiàn)了差動的目的。 采用上述技術(shù)方案，內(nèi)齒輪的轉(zhuǎn)角為太陽齒輪與系桿轉(zhuǎn)角的線性平均。
采用上述方案制作的行星齒輪式差動平衡機構(gòu)，安裝在機器人上時，可將 內(nèi)齒輪通過相應(yīng)裝置固聯(lián)在機器人的主體平臺上，太陽齒輪的輪軸與系桿與機 器人的左右搖桿結(jié)構(gòu)連接，當(dāng)機器人在不平整的地面上運行時，左右兩搖桿繞 太陽齒輪的輪軸和系桿的軸線轉(zhuǎn)動，這樣機器人的主體平臺的繞該軸線擺角的 為左右兩搖桿的轉(zhuǎn)角的和的一半，保證了機器人在復(fù)雜的地形上移動時，機器 人主體平臺的平衡。
采用上述的方案，可以達到以下有益效果
采用該行星齒輪式差動平衡機構(gòu)，這樣內(nèi)齒輪、行星齒輪以及太陽齒輪的 端面可以處于同 一個平面，因此可以使得行星齒輪式差動平衡機構(gòu)在齒輪軸向 占據(jù)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(gòu)結(jié)構(gòu)更為緊湊，適用于對差動平衡器軸向尺寸要求小的搖桿式機器人。


圖1為本發(fā)明的機構(gòu)原理圖； 圖2為本發(fā)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(nèi)齒輪5、系桿5-1、 系桿軸5-2、系桿保持件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(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1為的本發(fā)明的機構(gòu)原理圖，本發(fā)明由太陽齒輪l,行星齒輪2、 3，內(nèi) 齒輪4與系桿5構(gòu)成，太陽齒輪l同軸線設(shè)在內(nèi)齒輪4內(nèi)部，且太陽齒輪l與 內(nèi)齒輪4的齒數(shù)之比為1: 2; —對或多對相互嚙合的行星齒輪2、 3成對地設(shè)在 太陽齒輪l與內(nèi)齒輪4之間，且分別與太陽齒輪l、內(nèi)齒輪4相嚙合；系桿5連 接并支撐各行星齒輪2、 3，且系桿軸與太陽齒輪軸同軸線對稱布置。圖2中，為本發(fā)明的一實施例的主視圖，左右端蓋6、 7與內(nèi)齒輪4通過螺 釘8聯(lián)接，太陽齒輪軸1與系桿半軸5分別伸出兩端蓋6、 7,左右端蓋6、 7上 設(shè)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(nèi)齒輪4同軸 線安裝，兩組成對嚙合的行星齒輪2、 3設(shè)在太陽齒輪1與內(nèi)齒輪4之間，且分 別與太陽齒輪l與內(nèi)齒輪4嚙合，系桿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(nèi)齒輪4上設(shè)有多個 螺紋孔，端蓋6、 7通過螺釘8固聯(lián)在內(nèi)齒輪4上，太陽齒輪1 一端加工成軸10， 并設(shè)有軸承位，另一端設(shè)有凸臺11，亦設(shè)有軸承位；系桿5分為系桿軸5-l和 系桿保持件5-2兩部分，兩部分均設(shè)有安裝行星齒輪2、 3的孔，系桿軸5-l部 分中部設(shè)有沉孔12，系桿保持件5-2中間設(shè)有通孔13，系桿軸5-1和系桿保持 件5-2的外圓處均設(shè)有軸承位；行星齒輪2、 3的兩側(cè)均設(shè)有軸承位；行星齒輪 兩側(cè)的軸承位與軸承14配合，太陽齒輪1的兩側(cè)的軸承位與軸承15配合后， 將系桿5的系桿軸5-1和系桿保持件5-2兩部分扣合，行星齒輪2、 3軸端的軸 承分別支撐于系桿的兩部分5-l、 5-2的孔中，安裝在太陽齒輪1上的兩軸承15 的外圏分別與系桿軸中的沉孔12和系桿保持件中的通孔13配合，太陽齒輪1 軸伸出系桿保持件5-2的中間通孔13。與系桿軸5-1、保持件5-2外圓配合的 軸承16與兩端蓋7、 6設(shè)有的軸承位配合，且系桿軸5-1與太陽齒輪1軸分別 從兩端蓋7、 6中間的孔中伸出。為了限定系桿5和太陽齒輪1轉(zhuǎn)動的角度，在 系桿軸5-1與系桿保持件5-2上設(shè)有缺口 17,缺口占有的圓周角度為a ，端蓋上 設(shè)有螺紋孔，限位螺釘18安裝在螺統(tǒng)孔中，且處于系桿上缺口 17的中間位置。 這樣系桿和內(nèi)齒輪只能在缺口 17允許的角度下左右轉(zhuǎn)動某一角度P，如圖3所 示。
采用上述方案與結(jié)構(gòu)，太陽齒輪l、行星齒輪2、 3均被系桿5和端蓋6、 7 限定在內(nèi)齒輪4的內(nèi)部，這樣結(jié)構(gòu)十分緊湊，在軸線方向上尺寸較小。各旋轉(zhuǎn) 件均設(shè)有軸承，使得旋轉(zhuǎn)阻力小，運動靈活。端蓋6、 7上設(shè)有支座9便于差動 平衡機構(gòu)的安裝。
采用上述方案與結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了差動平衡的目的，即將系桿與太陽齒輪的運 動擺角線性平均，安裝在移動機器人上可以實現(xiàn)機器人主體箱體的差動平衡； 釆用此機構(gòu)的差動平衡器的軸線尺寸比采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(gòu)結(jié)構(gòu)更為緊湊，更適用于對差動平衡器軸 向尺寸要求小的搖桿式機器人。
權(quán)利要求
1、一種行星齒輪式差動平衡機構(gòu)，包括太陽齒輪、行星齒輪與系桿，其特征在于太陽齒輪(1)同軸線設(shè)在內(nèi)齒輪(4)內(nèi)部，且太陽齒輪(1)與內(nèi)齒輪(4)的齒數(shù)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(shè)在太陽齒輪(1)與內(nèi)齒輪(4)之間，且分別與太陽齒輪(1)、內(nèi)齒輪(4)相嚙合；系桿(5)連接并支撐各行星齒輪(2)、(3)，且系桿軸與太陽齒輪軸同軸線對稱布置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的行星齒輪式差動平衡機構(gòu)，其特征在于所述 的內(nèi)齒輪(4)上設(shè)有多個螺紋孔；所述的太陽齒輪(1)一端加工成軸(10),并設(shè) 有軸承位，另一端設(shè)有凸臺(11),亦設(shè)有軸承位；所述的系桿(5)分為系桿軸(5-1) 和系桿保持件(5-2)兩部分，兩部分均設(shè)有安裝行星齒輪(2)、 (3)的孔，系桿軸 (5-l)部分中部設(shè)有沉孔(12),系桿保持件(5-2)中間設(shè)有通孔(13)，系桿軸(5-l) 和系桿保持件(5-2)的外圓凸臺處均設(shè)有軸承位；所述的行星齒輪(2)、 (3)的兩 側(cè)均設(shè)有軸承位；
3、 根據(jù)權(quán)利要求1 、 2所述的行星齒輪式差動平衡機構(gòu)，其特征在于所 述的行星齒輪(2)、 (3)兩側(cè)的軸承位與軸承(14)配合，太陽齒輪(l)的兩側(cè)的軸 承位與軸承(15)配合，系桿(5)的系桿軸(5-1)和系桿保持件(5-2)兩部分扣合， 行星齒輪(2)、 (3)軸端的軸承分別支撐于系桿的兩部分(5-1)、 (5-2)的孔中， 安裝在太陽齒輪(1)上的兩軸承(15)的外圈分別與系桿軸中的沉孔(12)和系桿 保持件中的通孔(13)配合，太陽齒輪(1)軸伸出系桿保持件(5-2)的中間通孔(13);與系桿軸(5-l)、保持件(5-2)外圓配合的軸承(16)與兩端蓋(7)、 (6)設(shè) 有的軸承位配合，且系桿軸(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(nèi)齒輪(4)聯(lián)接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2所述的行星齒輪式差動平衡機構(gòu)，其特征在于所 述的系桿軸(5-1)與系桿保持件(5-2)上設(shè)有缺口 (17)，缺口占有的圓周角度為 oc,在端蓋上設(shè)有螺紋孔，P艮位螺釘(18)安裝在螺紋孔中，且處于系桿缺口 (17) 的中間位置。
全文摘要
一種行星齒輪式差動平衡機構(gòu)，由太陽齒輪(1)，行星齒輪(2)、(3)，內(nèi)齒輪(4)與系桿(5)構(gòu)成，太陽齒輪(1)同軸線設(shè)在內(nèi)齒輪(4)內(nèi)部，且太陽齒輪(1)與內(nèi)齒輪(4)的齒數(shù)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(shè)在太陽齒輪(1)與內(nèi)齒輪(4)之間，且分別與太陽齒輪(1)、內(nèi)齒輪(4)相嚙合；系桿(5)連接并支撐各行星齒輪(2)、(3)，且系桿軸與太陽齒輪軸同軸線對稱布置。本發(fā)明軸向尺寸小，結(jié)構(gòu)更為緊湊，適用于對差動平衡器的軸向尺寸要求小的搖桿式機器人。
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(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者華 朱, 李允旺, 葛世榮 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)