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技術文章

行星減速機入門

2022-06-11 02:00:33


精密減速機

行星減速機（ Planetary GearBox）是伺服減速機的一種

。

它是運動控制系統(tǒng)中連接伺服電機和應用負載的一種機械傳動組件。

如上圖所示，右側是動力輸入

，連接伺服電機
；左側是輸出軸
，連接設備機械負載
。

行星減速機與伺服電機合體以后是醬嬸兒的

。

行星減速機在機械設備的運控系統(tǒng)中起到的作用主要包括：

從內部結構看，如上圖所示

，（自右向左）行星減速機大致由電機側（輸入側）軸承
、電機側法蘭、輸入軸
、行星齒輪組
、輸出軸、輸出側（負載側）法蘭和負載側軸承幾個部分組成
。

而在這一系列組件的中間位置

，就是任何行星減速機都必須搭載的核心傳動部件：

- 行星齒輪組 -

可以看到，在行星齒輪組的結構中

，有多個齒輪沿減速機殼體內圈環(huán)繞在一個中心齒輪周圍
，并且在行星減速機運轉工作時，隨著中心齒輪的自轉
，環(huán)繞在周邊的幾個齒輪也會圍繞中心齒輪一起公轉
。因為核心傳動部分的布局非常類似太陽系中行星們圍繞太陽公轉的樣子，所以這種減速機被稱為行星減速機
。

中心齒輪通常被稱為太陽輪

，由輸入端伺服電機通過輸入軸驅動旋轉。精密減速機

精密行星減速機

多個圍繞太陽輪旋轉的齒輪被稱為行星輪

，其一側與太陽輪咬合
，另一側與減速機殼體內壁上的環(huán)形內齒圈咬合，承載著由輸入軸通過太陽輪傳遞過來的轉矩動力
，并通過輸出軸將動力傳輸到負載端
。

正常工作時，行星輪圍繞太陽輪公轉的運行軌道就是減速機殼體內壁上的環(huán)形內齒圈

。

齒輪箱

當太陽輪在伺服電機的驅動下旋轉時

，與行星輪的咬合作用促使行星輪產生自轉；同時
，由于行星輪又有另外一側與減速機殼體內壁上的環(huán)形內齒圈的咬合
，最終在自轉驅動力的作用下，行星輪將沿著與太陽輪旋轉相同的方向在環(huán)形內齒圈上滾動
，形成圍繞太陽輪旋轉的公轉運動
。

通常，每臺行星減速機都會有多個行星輪

，它們會在輸入軸和太陽輪旋轉驅動力的作用下
，同時圍繞中心太陽輪旋轉，共同承擔和傳遞減速機的輸出動力
。

不難看出

，行星減速機的電機側輸入轉速（即：太陽輪的轉速）
，要比其負載側輸出轉速（即行星輪圍繞太陽輪公轉的速度）要高
，這也是為什么它會被稱作減速機（Reducer）的原因
。

電機驅動側與應用輸出側之間的轉速比值，稱為行星減速機的減速比

，簡稱速比
，通常在產品規(guī)格中用字母  i  表示，它是由環(huán)形內齒圈與太陽輪的尺寸（周長或齒數）之比決定的
。一情況下
，具有單級減速齒輪組的行星減速機速比通常在 3 ~ 10 之間；速比超過 10 以上的行星減速機
，需要使用兩級（或以上）的行星齒輪組減速
。精密減速機

在正常運轉工作時，行星減速機的輸出

  • 轉速 = 驅動側（電機側）轉速 ? 速比 i

    ；

  • 轉矩 = 電機側輸入轉矩 X 速比 i

    ；

例如，驅動側（電機側）接入的伺服電機轉速為 3000 RPM

，此時如果選用減速比為 4 的行星減速機
，那么在減速機負載側（輸出側或設備應用端）的輸出轉速將僅為電機的 1/4，也就是 750 RPM
；而與此同時
，這臺行星減速機在其負載側提供的輸出轉矩將高達電機側輸入轉矩的 4 倍，換句話說
，若要在減速機的負載側（設備應用端）獲得 120 Nm 的轉矩輸出
，輸入端的伺服電機僅需要具備 30 Nm 的轉矩輸出能力。

?? 關于如何計算伺服傳動系統(tǒng)減速比

，可以回看之前關于「傳動速比分析」一文
。

和所有運控傳動機構一樣，在運控設備中使用行星減速機時

，也需要考慮到其傳動效率
、剛性和精度。

而由于在運轉時的咬合齒數較多

，齒輪咬合的總體接觸面積也比較大
，因此，相比普通的固定齒輪減速機
，行星減速機的動力傳輸效率更高
，具備更強的轉矩動力輸出能力，同時其傳動剛性精密減速機也更硬
。

通常

，伺服行星減速機的傳動效率可以達到 97% 以上

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