一种行星齿轮组及扁平舵机制造技术

本发明专利技术公开了一种行星齿轮组及扁平舵机，行星齿轮组至少包括两级行星齿轮单元，相邻两级行星齿轮单元中位于前一级的行星齿轮单元的厚度为位于后一级的行星齿轮单元的厚度1.6/n～3/n倍，其中，n为后一级行星齿轮单元的减速比。通过将前一级的行星齿轮单元的厚度设计为后一级的行星齿轮单元的厚度1.6/n～3/n倍，其中，n为后一级行星齿轮单元的减速比；可以在满足齿轮设计约束条件的前提下，达到缩短行星齿轮组整体轴向尺寸的目的，相应地可以缩短安装有行星齿轮组的齿轮箱及容纳有齿轮箱的舵机外壳的轴向尺寸，有利于实现舵机的扁平化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种行星齿轮组及扁平舵机
本专利技术涉及舵机
，具体涉及一种行星齿轮组及扁平舵机。
技术介绍
舵机是机器人等自动化设备的关键部件，舵机性能的好坏直接影响到机器人的整体性能。目前的机器人大部分比较笨重，整体尺寸比较大，难以应用于一些体型较小但对输出力矩、转矩波动要求较高的高性能机器人(如足式机器人、外骨骼机器人、仿生机器人等)的应用场合中。而舵机的自重和轴向尺寸是影响机器人整体尺寸的关键因素，如何在等功率的情况下，尽可能地减小舵机的自重和轴向长度，实现舵机扁平化、轻量化设计是目前面临的技术难题。现有技术中的舵机包括电机和齿轮减速箱，电机包括电机壳体、电机定子和电机转子，齿轮减速箱悬置在电机转子的内部空腔中，以减小齿轮减速箱在舵机轴向上空间占用，达到缩短舵机轴向尺寸的目的。另外，由于行星齿轮结构具有高精度、高传动效率、高的扭矩/传动比、终身免维护等特点，舵机的齿轮减速箱内一般设置行星齿轮结构来降低转速、提升扭矩；又由于行星齿轮结构的限制，单级行星齿轮结构的减速比最小为3，最大不超过10，为了获得更高的减速比，一般需要在齿轮减速箱内设计多级的行星齿轮结构。目前，多级行星齿轮结构中各级行星齿轮单元的厚度都是一致的，导致齿轮减速箱整体轴向上的尺寸还是比较大，相应的电机转子、电机外壳的轴向尺寸也比较大，不利于实现舵机的扁平化设计。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的多级行星齿轮单元整体的轴向尺寸大，不利于实现舵机扁平化设计的缺陷，从而提供一种行星齿轮组及扁平舵机。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种行星齿轮组，至少包括两级行星齿轮单元，相邻两级行星齿轮单元中位于前一级的行星齿轮单元的厚度为位于后一级的行星齿轮单元的厚度1.6/n～3/n倍，其中，n为后一级行星齿轮单元的减速比。进一步地，所述行星齿轮单元包括太阳轮、行星轮和齿圈；相邻两级行星齿轮单元中位于前一级的太阳轮的厚度为位于后一级的太阳轮的厚度的1.6/n～3/n倍；相邻两级行星齿轮单元中位于前一级的行星轮的厚度为位于后一级的行星轮的厚度的1.6/n～3/n倍；相邻两级行星齿轮单元中位于前一级的齿圈的厚度为位于后一级的齿圈的厚度的1.6/n～3/n倍。进一步地，所述减速比n的取值为4、5、8。另一方面，本专利技术还提供了一种扁平舵机，包括舵机外壳、固定在所述舵机外壳内的电机定子、同轴套设在所述电机定子内的电机转子、与所述电机转子保持同步转动的轴体，以及一端通过舵机机座保持与所述舵机外壳的相对位置固定的齿轮箱，所述齿轮箱悬置于所述电机转子的安装腔室中，所述齿轮箱的输入端与所述轴体相装配，所述齿轮箱内设有如上所述的行星齿轮组。进一步地，所述舵机外壳的内壁连接有向所述舵机外壳内部空腔中延伸的轴承座，所述轴承座内设有轴承室，所述轴承室内安装有一对单列角接触球轴承，所述轴体通过一对单列角接触球轴承转动连接于所述轴承座。进一步地，一对所述单列角接触球轴承沿所述轴体的轴向依次布置，所述单列角接触球轴承包括轴承外圈、轴承内圈和位于所述轴承外圈和所述轴承内圈之间的轴承球体；所述轴承内圈与所述轴体外壁相贴合，所述轴承外圈与所述轴承室内壁相贴合；两个所述轴承内圈之间垫设有垫片；所述轴承座上安装有沿所述轴体的轴向方向压紧位于下端的所述单列角接触球轴承的轴承外圈、以使所述轴承外圈和所述轴承内圈发生轴向错位而消除轴间游隙的预紧机构。进一步地，所述轴承座上设有仅挡在位于上端的所述单列角接触球轴承的轴承外圈的上方，用于配合所述预紧机构消除位于上端的所述单列角接触球轴承的轴间游隙的限位端。进一步地，所述预紧机构包括螺纹连接于所述轴承座的安装孔内的螺丝，以及弹性垫设在所述螺丝的螺帽和所述轴承座之间的弹簧垫片；所述弹簧垫片伸向位于下端的所述单列角接触球轴承的轴承外圈的下端面；锁紧所述螺丝，可使所述弹簧垫片压紧所述位于下端的所述单列角接触球轴承的轴承外圈。进一步地，所述弹簧垫片的内圈具有用于和所述轴承外圈定位配合的齿状结构。进一步地，所述弹簧垫片采用材料65Mn经调质热处理。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的行星齿轮组，将前一级的行星齿轮单元的厚度设计为后一级的行星齿轮单元的厚度1.6/n～3/n倍，其中，n为后一级行星齿轮单元的减速比；可以在满足齿轮设计约束条件的前提下，达到缩短行星齿轮组整体轴向尺寸的目的。2.本专利技术提供的扁平舵机，将齿轮箱设置在电机转子的内部空腔中，可以充分利用电机转子的内部空间，使舵机的结构更加紧凑，缩短舵机整体的轴向尺寸，而且，齿轮箱内采用上述所述的行星齿轮组，在满足舵机减速比要求和齿轮设计约束条件的前提下，可以缩短齿轮箱的轴向尺寸，相应地可以缩短为齿轮箱提供安装空间的电机转子以及容纳电机转子的舵机外壳的轴向尺寸，进一步有利于实现舵机的扁平化设计。而且，舵机轴向尺寸的缩短，也意味着舵机整体自重的减小，不仅减少了生产材料成本，在等功率的情况下，还可以减小舵机因自重造成的输出力矩损耗，提高舵机的输出扭矩。此外，舵机轴向尺寸的减小，可以减小舵机高速运转时产生的振动，从而减小振动造成的部件损耗和噪声，提高舵机的使用寿命。3.本专利技术提供的扁平舵机，与电机转子固定连接的轴体通过一对单列角接触球轴承实现轴向位置固定的方式，可以保持轴体及电机转子运行时的平衡。4.本专利技术提供的扁平舵机，在一对单列角接触球轴承的两个轴承内圈之间设置垫片，并在轴承座上安装可以轴向方向压紧位于下端的单列角接触球轴承的轴承外圈的预紧机构；预紧机构为一对单列角接触球轴承提供的轴向锁紧力，将一对单列角接触球轴承预紧在轴承室内，预紧机构在锁紧力作用于位于下端的单列角接触球轴承的轴承外圈，可以使位于下端的单列角接触球轴承的轴承外圈和轴承内圈发生轴向错位，从而消除单列角接触球轴承的轴间游隙，增强单列角接触球轴承的刚度和抗倾覆力，轴体能够很好地抵抗由不均匀磁拉力引起的摆动，抑制轴体的径向跳动，提高轴体轴向和径向的安装精度；而且与轴体保持固定的电机转子的运动稳定性得以提高，更有效地保证电机转子和电机定子之间气隙磁阻的均匀性。5.本专利技术提供的扁平舵机，弹簧垫片通过螺丝传递的轴向锁紧力将位于下端的单列角接触球轴承的轴承外圈预紧，当螺丝锁紧之后，弹簧垫片与轴承座之间变为零间隙或接近零间隙，位于下端的单列角接触球轴承的轴承内圈和轴承外圈在轴向上发生相对位移；此时，位于下端的单列角接触球轴承将受到由弹簧垫片施加的轴向作用力F1和两单列角接触球轴承间的垫片施加的轴向力F3＇；根据牛顿第三定律，上方的单列角接触球轴承的轴承同样会受到来自垫片的轴向力F3＂。显而易见，轴承座上方的限位端也对上方单列角接触球轴承的轴承外圈产生向下的作用力F2；从而使一对单列角接触球轴承的轴承内圈和轴承外圈均发生轴向位移，消除一对单列角接触球轴承的轴间游隙，增强一对单列角接触球轴承的刚度和抗倾覆力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种行星齿轮组，其特征在于，至少包括两级行星齿轮单元(10)，相邻两级行星齿轮单元(10)中位于前一级的行星齿轮单元(10)的厚度为位于后一级的行星齿轮单元(10)的厚度1.6/n～3/n倍，其中，n为后一级行星齿轮单元(10)的减速比。/n

【技术特征摘要】
1.一种行星齿轮组，其特征在于，至少包括两级行星齿轮单元(10)，相邻两级行星齿轮单元(10)中位于前一级的行星齿轮单元(10)的厚度为位于后一级的行星齿轮单元(10)的厚度1.6/n～3/n倍，其中，n为后一级行星齿轮单元(10)的减速比。


2.根据权利要求1所述的行星齿轮组，其特征在于，所述行星齿轮单元(10)包括太阳轮、行星轮和齿圈；相邻两级行星齿轮单元(10)中位于前一级的太阳轮的厚度为位于后一级的太阳轮的厚度的1.6/n～3/n倍；相邻两级行星齿轮单元(10)中位于前一级的行星轮的厚度为位于后一级的行星轮的厚度的1.6/n～3/n倍；相邻两级行星齿轮单元(10)中位于前一级的齿圈的厚度为位于后一级的齿圈的厚度的1.6/n～3/n倍。


3.根据权利要求1所述的行星齿轮组，其特征在于，所述减速比n的取值为4、5、8。


4.一种扁平舵机，其特征在于，包括舵机外壳(2)、固定在所述舵机外壳(2)内的电机定子(3)、同轴套设在所述电机定子(3)内的电机转子(4)、与所述电机转子(4)保持同步转动的轴体(5)，以及一端通过舵机机座(6)保持与所述舵机外壳(2)的相对位置固定的齿轮箱(1)，所述齿轮箱(1)悬置于所述电机转子(4)的安装腔室中，所述齿轮箱(1)的输入端与所述轴体(5)相装配，所述齿轮箱(1)内设有如权利要求1－3中任意一项所述的行星齿轮组。


5.根据权利要求4所述的扁平舵机，其特征在于，所述舵机外壳(2)的内壁连接有向所述舵机外壳(2)内部空腔中延伸的轴承座(7)，所述轴承座(7)内设有轴承室，所述轴承室内安装有一对单列角接触球轴承(8)，所述轴体(5)通过一对单列角接触球轴承(8)转动连接于所述轴承座(7)。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李铁才，张明俊，陈时，刘柯，孙虎，
申请(专利权)人：深圳市大富网络技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44