【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于减速器，具体涉及一种差动轮系结构以及差动轮系传动比通用计算方法。
技术介绍
1、行星减速器装置作为一种机械传动装置，广泛应用于各类工业领域。而行星减速器有多种运动模式，其中差动轮系可应用与多动力源耦合驱动系统。然而，综合相关研究及方法，目前差动轮系存在下列问题：通常通过建立运动方程组的方法分析求解差动齿轮系统的传动比，分析过程繁琐，对理论基础要求较高，不易掌握。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种差动轮系结构以及差动轮系传动比通用计算方法，以解决上述
技术介绍
中提出的差动齿轮系统的传动比分析过程繁琐，对理论基础要求较高，不易掌握的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种差动轮系结构，包括同轴安装的小中心齿轮、行星架、大中心轮，即三者的回转中心均重合，还包括多个行星轮，在所述小中心齿轮、行星架、大中心轮的轴心处分别设置有滚动轴承一、滚动轴承二、滚动轴承三；所述小中心齿轮位于差动轮系的中间位置，而所述大中心轮位于差动轮系的外圈位置，所述行星轮均匀分布于小中心齿轮和大中心轮之间，该差动轮系结构的各构件均可作为输入或输出构件，当所述小中心齿轮、行星架、大中心轮中的任一构件固定时，该差动轮系将退化为行星齿轮系统；
3、其中，所述小中心齿轮和大中心轮分别与各行星轮的两侧啮合，所述行星架通过滚动轴承一与箱体间构成转动副，所述行星架通过滚动轴承二与大中心轮间构成转动副，所述大中心轮通过滚动轴承三与箱体间构成转动副，各所述行星轮通过
4、作为本专利技术中一种优选的技术方案，所述行星轮不对外做功。
5、作为本专利技术中一种优选的技术方案，所述小中心齿轮、行星架、大中心轮可作为系统输入和输出构件，且当所述小中心齿轮和行星架作为系统输入构件时，所述大中心轮则为输出构件；当所述行星架和大中心轮作为系统输入构件时，所述小中心齿轮为输出构件；当所述小中心齿轮和大中心轮作为系统输入构件时，所述行星架为输出构件。
6、本专利技术还公开了一种差动轮系传动比通用计算方法，包括差动轮系结构，构建差动轮系4节点杠杆传动比计算模型，并根据各齿轮齿数确定各段杠杆长度：
7、k＝z3/z1；
8、式中：z3—大中心轮的齿数，z1—小中心齿轮的齿数；
9、具体计算方式包括如下三种：
10、①、当大中心轮为输出构件时，已知小中心齿轮和行星架的输入转速n1和n2；
11、n3为系统输出转速：
12、n3＝n2(1+k)/k-n1/k＝n2+(n2-n1)/k；
13、此时，系统的传动比分别为i13＝n1/n3，i23＝n2/n3；
14、②、当小中心齿轮为输出构件时，已知行星架和大中心轮的输入转速n2和n3；
15、n1为系统输出转速：
16、n1＝n2(1+k)-n3k＝n2+(n2-n3)k；
17、此时，系统的传动比分别为i21＝n2/n1，i31＝n3/n1；
18、③、当行星架为输出构件时，已知小中心齿轮和大中心轮的输入转速n1和n3；
19、n2为系统输出转速：
20、n2＝(n2+n3k)/(1+k)；
21、此时，系统的传动比分别为i12＝n1/n2，i32＝n3/n2。
22、作为本专利技术中一种优选的技术方案，所述差动轮系4节点杠杆传动比计算模型构建方法主要包括以下步骤：
23、步骤一，确定小中心齿轮、大中心轮和行星轮的齿数z1、z3和z4，在一般行星轮系中，应满足z3＝z2+2z4；
24、步骤二，对于复合差动轮系，小中心齿轮和大中心轮分别与行星轮的单侧啮合，此时根据式z3＝z2+2z4分别求出与行星轮另一侧啮合的中心轮齿数，从而建立各自的4节点杠杆模型，最后通过连接两个4节点杠杆模型的行星架和行星轮对应节点，构造出新的4节点杠杆模型；
25、步骤三，根据小中心齿轮、大中心轮的齿数z1和z3，求出4节点杠杆模型中各杠杆长度；
26、步骤四，确定输入输出构件，基于杠杆理论建立转速关系模型；
27、步骤五，将两已知转速数据带入步骤四中的转速关系模型中，求解出未知转速；
28、步骤六，基于传动比公式，分别求出两输入构件与输出构件的转速比值，即传动比。
29、作为本专利技术中一种优选的技术方案，所述差动轮系4节点杠杆传动比计算模型从下到上节点分别代表小中心齿轮、行星架、大中心轮和行星轮，其对应节点符号分别为s-小中心齿轮、c-行星架、r-大中心轮、p-行星轮。
30、作为本专利技术中一种优选的技术方案，在所述差动轮系4节点杠杆传动比计算模型中，穿过各构件的水平线可将各构件的转速转换为直线段来表示，且满足一定比例关系，且各节点间杠杆长度表示各构件转速关系，其中k＝大中心轮齿数/小中心轮齿数。
31、作为本专利技术中一种优选的技术方案，在所述差动轮系4节点杠杆传动比计算模型中，所有构件的速度应满足虚线所示转速关系，即当已知两构件转速情况下，其余构件转速关系即确定，且均位于两已知转速连线的延长线上。
32、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
33、本专利技术基于各类行星齿轮传动中的差动轮系的工作原理和杠杆方法，采用包含行星轮运动学信息的4节点杠杆传动比计算模型为各类复杂差动行星齿轮传动系统建立统一杠杆模型，采用杠杆长度比例关系即可快速建立传动比计算模型，本专利技术可采用直观简洁的形式表达差动轮系中各构件间的转速关系，避免了复杂的理论推导及繁琐的反演转换关系，大大提升了差动轮系或类差动机构的运动学分析计算效率；该方法中引入了两中心轮齿数比，在最终传动比计算式中将两中心轮齿数比替换为齿数参数即可直接求解，推导过程简洁清晰，计算结果准确。该方法在教学、设计、生产及科研方面均具有较高应用及推广价值。
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1.一种差动轮系结构，包括同轴安装的小中心齿轮(1)、行星架(2)、大中心轮(3)，还包括多个行星轮(4)，在所述小中心齿轮(1)、行星架(2)、大中心轮(3)的轴心处分别设置有滚动轴承一(5)、滚动轴承二(6)、滚动轴承三(7)；所述小中心齿轮(1)位于差动轮系的中间位置，而所述大中心轮(3)位于差动轮系的外圈位置，所述行星轮(4)均匀分布于小中心齿轮(1)和大中心轮(3)之间，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种差动轮系结构，其特征在于：所述行星轮(4)不对外做功。
3.根据权利要求1所述的一种差动轮系结构，其特征在于：所述小中心齿轮(1)、行星架(2)、大中心轮(3)可作为系统输入和输出构件，且当所述小中心齿轮(1)和行星架(2)作为系统输入构件时，所述大中心轮(3)则为输出构件；当所述行星架(2)和大中心轮(3)作为系统输入构件时，所述小中心齿轮(1)为输出构件；当所述小中心齿轮(1)和大中心轮(3)作为系统输入构件时，所述行星架(2)为输出构件。
4.一种差动轮系传动比通用计算方法，包括权利要求1至3任一项所述的差动轮系结构，其
5.根据权利要求4所述的一种差动轮系传动比通用计算方法，其特征在于：所述差动轮系4节点杠杆传动比计算模型构建方法主要包括以下步骤：
6.根据权利要求4所述的一种差动轮系传动比通用计算方法，其特征在于：所述差动轮系4节点杠杆传动比计算模型从下到上节点分别代表小中心齿轮(1)、行星架(2)、大中心轮(3)和行星轮(4)，其对应节点符号分别为S-小中心齿轮(1)、C-行星架(2)、R-大中心轮(3)、P-行星轮(4)。
7.根据权利要求6所述的一种差动轮系传动比通用计算方法，其特征在于：在所述差动轮系4节点杠杆传动比计算模型中，穿过各构件的水平线可将各构件的转速转换为直线段来表示，且满足一定比例关系，且各节点间杠杆长度表示各构件转速关系，其中K＝大中心轮齿数/小中心轮齿数。
8.根据权利要求6所述的一种差动轮系传动比通用计算方法，其特征在于：在所述差动轮系4节点杠杆传动比计算模型中，所有构件的速度应满足虚线所示转速关系，即当已知两构件转速情况下，其余构件转速关系即确定，且均位于两已知转速连线的延长线上。
...【技术特征摘要】
1.一种差动轮系结构，包括同轴安装的小中心齿轮(1)、行星架(2)、大中心轮(3)，还包括多个行星轮(4)，在所述小中心齿轮(1)、行星架(2)、大中心轮(3)的轴心处分别设置有滚动轴承一(5)、滚动轴承二(6)、滚动轴承三(7)；所述小中心齿轮(1)位于差动轮系的中间位置，而所述大中心轮(3)位于差动轮系的外圈位置，所述行星轮(4)均匀分布于小中心齿轮(1)和大中心轮(3)之间，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种差动轮系结构，其特征在于：所述行星轮(4)不对外做功。
3.根据权利要求1所述的一种差动轮系结构，其特征在于：所述小中心齿轮(1)、行星架(2)、大中心轮(3)可作为系统输入和输出构件，且当所述小中心齿轮(1)和行星架(2)作为系统输入构件时，所述大中心轮(3)则为输出构件；当所述行星架(2)和大中心轮(3)作为系统输入构件时，所述小中心齿轮(1)为输出构件；当所述小中心齿轮(1)和大中心轮(3)作为系统输入构件时，所述行星架(2)为输出构件。
4.一种差动轮系传动比通用计算方法，包括权利要求1至3任一项所述的差动轮系结构，其特征在于：构建差动轮系4...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨小东，韩华丽，尚鸿飞，刘玄，康贺贺，胡乔磊，
申请(专利权)人：周口师范学院，
类型：发明
国别省市：
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