一种行星轮支承刚度闭环自适应控制模块的行星轮系

摘要

本发明公开了一种行星轮支承刚度闭环自适应控制模块的行星轮系，其技术方案要点是：包括输入轴、太阳轮、齿圈、太阳轮支撑轴承、行星轮、行星轮支撑轴、行星架总成、电刷环、输出轴和回转轴承；所述行星轮分别固定在行星轮支撑轴的外部，所述行星架总成上设置有用于控制刚度的刚度调节模块；所述太阳轮固定在所述输入轴外部，所述太阳轮通过太阳轮支撑轴承转动在所述行星架总成中，所述齿圈位于所述太阳轮外部；所述回转轴承安装在所述输出轴的外部，所述电刷环安装在所述输出轴的外部；本发明设计了一种组合连杆驱动式行星轮刚度调节结构，实现了行星轮支撑刚度的可控调节。

说明书

技术领域

本发明涉及行星轮系领域，特别涉及一种行星轮支承刚度闭环自适应控制模块的行星轮系。

背景技术

行星齿轮传动系统在工业设备中有着广泛的应用。在实际应用中，由于制造误差和装配误差的存在，使得齿轮在相互啮合的过程中会存在振动激励源，从而降低齿轮的寿命和提高设备噪声。另外，由于传动系统一般都会在一个较宽的转速范围内运动，导致系统的激励频率也会在一定范围内存在，从而可能会导致系统出现共振现象。

为了降低由于制造和装配误差以及转速的变化带来的振动，目前采取了多种方法。包括太阳轮采用浮动结构以及降低行星轮支撑轴的支撑刚度等方法。但根据研究，行星轮的支撑刚度也是影响系统运动稳定性的重要因素，通过调节行星轮的支撑刚度可以在一定范围内调整系统的非稳定运动转变为稳定运动。

另外，现有的用于降低行星轮支撑刚度的结构设计方法，均属于开环结构，无根据设备振动反馈值进行调控的能力。

发明内容

针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种行星轮支承刚度闭环自适应控制模块的行星轮系，以解决背景技术中提到的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种行星轮支承刚度闭环自适应控制模块的行星轮系，包括输入轴、太阳轮、齿圈、太阳轮支撑轴承、行星轮、行星轮支撑轴、行星架总成、电刷环、输出轴和回转轴承；

所述行星轮分别固定在行星轮支撑轴的外部，所述行星架总成上设置有用于控制刚度的刚度调节模块；

所述太阳轮固定在所述输入轴外部，所述太阳轮通过太阳轮支撑轴承转动在所述行星架总成中，所述齿圈位于所述太阳轮外部；

所述回转轴承安装在所述输出轴的外部，所述电刷环安装在所述输出轴的外部。

优选的，所述刚度调节模块包括多个连杆驱动机构，包括非全齿驱动盖板、齿轮、非驱动桥架、摆动杆、中间销轴、驱动桥架和双输出电机，所述双输出电机的两端安装了两组齿轮，所述非全齿驱动盖板与所述齿轮相互啮合，所述非驱动桥架转动连接有连板，所述非驱动桥架与摆动杆转动连接，所述中间销轴位于所述摆动杆上，所述驱动桥架与所述连板转动连接，所述连板转动连接在外销轴外部，所述连板上设置有内销轴。

优选的，所述外销轴装配在安装孔A内，所述内销轴安装在内支撑环的安装孔H内，所述中间销轴安装在安装孔B内，所述驱动桥架的安装轴C和安装轴D分别安装在连板的安装孔F和摆动杆的安装孔内，所述驱动桥架的安装轴E安装在驱动孔内，所述连杆驱动机构中零部件装配成一个支撑组合结点，每个所述行星轮的刚度调节模块由多个支撑组合结点均布构成。

优选的，所述行星架总成中开设有用于安装双输出电机的电机安装孔位。

优选的，所述非全齿驱动盖板包括非全齿的圆柱直齿、限位环和驱动孔，所述圆柱直齿用于与齿轮的动力传递，所述驱动孔用于与驱动桥架的安装轴E 配合安装，所述限位环用于安装在圆环槽内并使得非全齿驱动盖板在旋转的过程中绕着行星轮中心轴回转和不会出现偏移。

优选的，所述双输出电机电性连接有控制器，所述控制器的控制输入端电性连接有加速度传感器。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

本行星轮支承刚度闭环自适应控制模块的行星轮系设计了一种组合连杆驱动式行星轮刚度调节结构，实现了行星轮支撑刚度的可控调节；每个刚度调节模块均采用双面四个齿轮驱动方式来调节刚度，可以有效保证调控的稳定性和可靠性；设备具有两种刚度控制方式，第一种是刚度预设定方式，即通过实际工况需求，计算行星轮所需最优支撑刚度，驱动双输出电机的扭矩达到设定扭矩值，从而使得行星轮获得所需刚度；第二种是通过采集安装在齿轮箱上的加速度传感器的振动数据来闭环控制行星轮所需要的实时刚度值，实现设备在一定工况范围内能够自适应控制稳定运行，无需人为干预；本发明还设计了一种全新的非全齿驱动盖板，用于将双输出电机动力传递给组合连杆驱动机构，同时具有限位功能，实现了动力传递、位置限位和刚度调节的组合功能。

附图说明

图1是本发明的总成图；

图2是本发明的结构爆炸图；

图3是本发明中行星架的总成图；

图4是本发明中行星架的俯视图；

图5是图4中的视图A部分放大图；

图6是本发明中行星架的分解图；

图7是图6中的视图B部分放大图；

图8是行星架中的安装示意图；

图9是非全齿驱动盖板的结构示意图；

图10是安装轴D处的结构示意图；

图11是安装孔F处的结构示意图；

图12是行星轮支撑轴处的结构示意图。

附图标记：1、输入轴；2、太阳轮；3、齿圈；4、太阳轮支撑轴承；5、行星轮；6、行星轮支撑轴；7、行星架总成；8、电刷环；9、输出轴；10、回转轴承；11、非全齿驱动盖板；12、齿轮；13、行星架本体；14、外销轴； 15、内销轴；16、连板；17、非驱动桥架；18、摆动杆；19、中间销轴；20、驱动桥架；21、双输出电机；22、内支撑环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1至图9，一种行星轮支承刚度闭环自适应控制模块的行星轮系，包括输入轴1、太阳轮2、齿圈3、太阳轮支撑轴承4、行星轮5、行星轮支撑轴6、行星架总成7、电刷环8、输出轴9和回转轴承10；所述行星轮5分别固定在行星轮支撑轴6的外部，所述行星架总成7上设置有用于控制刚度的刚度调节模块；所述太阳轮2固定在所述输入轴1外部，所述太阳轮2通过太阳轮支撑轴承4转动在所述行星架总成7中，所述齿圈3位于所述太阳轮2 外部；所述回转轴承9安装在所述输出轴8的外部，所述电刷环8安装在所述输出轴9的外部。

参考图1至图9，本行星轮支承刚度闭环自适应控制模块的行星轮系设计了一种组合连杆驱动式行星轮刚度调节结构，实现了行星轮支撑刚度的可控调节；每个刚度调节模块均采用双面四个齿轮12驱动方式来调节刚度，可以有效保证调控的稳定性和可靠性；设备具有两种刚度控制方式，第一种是刚度预设定方式，即通过实际工况需求，计算行星轮5所需最优支撑刚度，驱动双输出电机21的扭矩达到设定扭矩值，从而使得行星轮5获得所需刚度；第二种是通过采集安装在齿轮箱上的加速度传感器的振动数据来闭环控制行星轮5所需要的实时刚度值，实现设备在一定工况范围内能够自适应控制稳定运行，无需人为干预；本发明还设计了一种全新的非全齿驱动盖板11，用于将双输出电机21动力传递给组合连杆驱动机构，同时具有限位功能，实现了动力传递、位置限位和刚度调节的组合功能。

本实施例中，所述刚度调节模块包括多个连杆驱动机构，包括非全齿驱动盖板11、齿轮12、非驱动桥架17、摆动杆18、中间销轴19、驱动桥架20 和双输出电机21，所述双输出电机21的两端安装了两组齿轮12，所述非全齿驱动盖板11与所述齿轮12相互啮合，所述非驱动桥架17转动连接有连板 16，所述非驱动桥架17与摆动杆18转动连接，所述中间销轴19位于所述摆动杆18上，所述驱动桥架20与所述连板16转动连接，所述连板16转动连接在外销轴14外部，所述连板16上设置有内销轴；行星架总成7包括行星架本体13。

本实施例中，所述外销轴14装配在安装孔A内，所述内销轴15安装在内支撑环22的安装孔H内，所述中间销轴19安装在安装孔B内，所述驱动桥架20的安装轴C和安装轴D分别安装在连板16的安装孔F和摆动杆18的安装孔内，所述驱动桥架20的安装轴E安装在驱动孔内，所述连杆驱动机构中零部件装配成一个支撑组合结点，每个所述行星轮5的刚度调节模块由多个支撑组合结点均布构成。

本实施例中，所述行星架总成7中开设有用于安装双输出电机21的电机安装孔位。本实施例中，所述非全齿驱动盖板11包括非全齿的圆柱直齿、限位环和驱动孔，所述圆柱直齿用于与齿轮12的动力传递，所述驱动孔用于与驱动桥架20的安装轴E配合安装，所述限位环用于安装在圆环槽内并使得非全齿驱动盖板11在旋转的过程中绕着行星轮中心轴回转和不会出现偏移。本实施例中，所述双输出电机电性连接有控制器，所述控制器的控制输入端电性连接有加速度传感器。

系统的控制方式有如下两种：

一、支撑刚度预设值方式：即根据当前运行工况实际需求，计算最优支撑刚度值，在设备启动前预先设置双输出电机21的驱动扭矩，使得行星轮获得一个稳定的支撑刚度。这种控制方式适用于一个或数个确定工况的情况，通过测试获得在不同工况下的最优支撑刚度，该方式操作简便，可靠性高。

二、闭环自适应控制方式

1.在齿轮箱箱体上安装加速度传感器；

2.根据振动加速度的相位自动判断当前每个行星轮5的运行稳定性；

3.当出现非稳定运动时，系统根据加速度幅值计算满足稳定运动所需要的刚度值；

4.控制双输出电机21根据所需刚度值进行扭矩控制；

5.实时检测振动加速度传感器采集数值，并判断刚度调整后的运动是否稳定；

6.如运行稳定，停止调整。如不稳定继续调整，直到稳定；

7.第二种控制方式在任何工况下均不需要人为干预，系统会自动调节控制直至稳定运动。但需要事先获得设备的全参数域的振动特性，建立对应的数学模型，从而在全工况范围内进行自适应刚度调节控制

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。