4.1 行星轮系（2K-H）、RV 减速机与谐波减速机系统设计

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💡 归档说明：本章为《齿轮传动与减速机工程设计手册》第四章。

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1. 2K-H 行星齿轮传动（Planetary Gear Train）

行星齿轮传理由太阳轮 $A$、内齿圈 $B$、行星架 $H$ 及若干行星轮 $g$ 组成。相较于定轴齿轮传动，其具有体积小、承载能力强（功率分流）、同轴性好等优势。

反转法（相对运动法）传动比推导

假设给整个轮系施加一个与行星架 $H$ 角速度等大反向的附加旋转 $-\omega_H$：

• 此时行星架 $H$ 变为“相对静止”。
• 转化为虚拟的定轴轮系，太阳轮 $A$ 与内齿圈 $B$ 的相对角速度比为：

$$i_{AB}^H = \frac{\omega_A - \omega_H}{\omega_B - \omega_H} = -\frac{z_B}{z_A}$$

当内齿圈 $B$ 固定静止（$\omega_B = 0$）时，太阳轮 $A$ 输入，行星架 $H$ 输出的实际传动比为：

$$i_{AH} = \frac{\omega_A}{\omega_H} = 1 + \frac{z_B}{z_A}$$

行星轮系 4 大配齿条件

1. 传动比条件：满足目标减速比要求。
2. 同心条件：太阳轮、行星架与内齿圈中心必须重合（$r_A + 2r_g = r_B \implies z_A + 2z_g = z_B$）。
3. 邻接条件：相邻两个行星轮齿顶圆不能发生机械干涉。
4. 派装条件（装配条件）：匀称布置 $N$ 个行星轮时，$(z_A + z_B) / N$ 必须为整数。

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2. 工业机器人关节两大核心减速器

A. 谐波齿轮减速器 (Harmonic Drive)

• 三大核心构件：刚轮 (Circular Spline)、柔轮 (Flexspline)、波发生器 (Wave Generator)。
• 工作原理：波发生器使柔轮产生受控弹性变形。波发生器旋转一周，柔轮与刚轮错齿运动，传动比极高（通常 50~160），且零背隙（Zero Backlash）。

B. RV 减速机 (Rotovert / Cycloid Reducer)

• 结构：第一级为行星齿轮减速，第二级为摆线针轮 (Cycloid) 减速。
• 特点：刚性极高、抗冲击能力强、过载能力显著高于谐波减速机，常用于工业机器人基座、大臂等大负载关节。

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(下一章：05. CAD 参数化建模、FEA 仿真与制造实战 )

本文引用与技术讨论规范

作者：陈亚明（Tony Chen）｜微型电磁执行器数字化研发专家

原始出处：ansv.net

本文链接：https://ansv.net/knowledge-base/gear-transmission/04-planetary-and-harmonic-gearbox/

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