[发明专利]园林智能割草机用三级四行星轮后驱行走变速箱

摘要

园林智能割草机用三级四行星轮后驱行走变速箱的与行星轮啮合且几何轴线固定的行星系的中心轮的内齿轮(99)是钢40Cr的斜齿轮，模数是0.6，齿数是60，所述行星齿轮传动的分类也是NGW型，N是内啮合齿轮，G是两个齿轮啮合副中间的公用齿轮，W是外啮合齿轮；所述第三级的行星齿轮传动的传动比是1+60/18为4.33；以上的三级总传动比是4x3.16x4.33＝55倍，转速20000转/55＝360，配有速度控制电路，合用；更合理分配各级扭力矩，力小的部位用塑料齿轮，力大的部位用钢齿轮，特别是用斜齿轮，其啮合特性是不言而喻的。

主权项

1.园林智能割草机用三级四行星轮后驱行走变速箱，其特征在于，其是草坪割草机用三级四行星齿轮啮合齿轮减速箱(108)，其采用无刷电机，转速20000转、功率150瓦、36伏、输出轴直径5毫米，有速度控制电路；电机主动齿轮(88)的齿数为20；所述电机主动齿轮(88)的所述齿数20的马达齿轮，与三级行星系的第一级行星架上的四个行星齿轮(98)啮合传动，所述齿轮均用斜齿轮，其螺旋升角是12.7度；所述四个各个齿数19、模数0.6的既自转又绕沿马达轴线的公轴线公转的行星齿轮(98)，分别装在均分的且与公轴线等距的行星架(97)的四个行星轮轴上；所述齿数20的马达齿轮是钢40Cr的；所述行星齿轮(98)的四个行星轮均是聚甲醛SP500的；与行星轮啮合且几何轴线固定的行星系的中心轮的内齿轮(99)是钢40Cr的，模数是0.6，齿数是60，所述行星齿轮传动的分类是NGW型，N是内啮合齿轮，G是两个齿轮啮合副中间的公用齿轮，W是外啮合齿轮；所述行星齿轮传动的传动比是1+60/20为4，符合传动比推荐值2.7至9，传动效率为百分之97‑99；所述第一级行星架上的中心输出齿轮与第二级行星架上的四个行星齿轮(98)啮合传动，所述齿轮均用斜齿轮，其螺旋升角是12.7度，第二级的四个各个齿数19、模数0.6的既自转又绕沿马达轴线的公轴线公转的行星齿轮(98)，分别装在均分的且与公轴线等距的行星架(97)的四个行星轮轴上；所述第一级行星架上的中心输出齿轮是钢40Cr的，第二级的行星架上的四个行星齿轮(98)的四个行星轮均是聚甲醛SP500的；与行星轮啮合且几何轴线固定的行星系的中心轮的内齿轮(99)是钢40Cr的，模数是0.6，齿数是60，所述行星齿轮传动的分类也是NGW型，N是内啮合齿轮，G是两个齿轮啮合副中间的公用齿轮，W是外啮合齿轮；所述第二级的行星齿轮传动的传动比是1+60/19为3.16；所述第二级行星架上的中心输出齿轮与第三级行星架上的三个行星齿轮(98)啮合传动，所述齿轮均用斜齿轮，其螺旋升角是12.7度，第三级的三个各个齿数18、模数0.6的既自转又绕沿马达轴线的公轴线公转的行星齿轮(98)，分别装在均分的且与公轴线等距的行星架(97)的三个行星轮轴上；所述第二级行星架上的中心输出齿轮是钢40Cr的，齿数18、模数0.6，第三级的行星架上的三个行星齿轮(98)的三个行星轮不是聚甲醛SP500的而是钢40Cr的；与行星轮啮合且几何轴线固定的行星系的中心轮的内齿轮(99)是钢40Cr的，模数是0.6，齿数是60，所述行星齿轮传动的分类也是NGW型，N是内啮合齿轮，G是两个齿轮啮合副中间的公用齿轮，W是外啮合齿轮；所述第三级的行星齿轮传动的传动比是1+60/18为4.33；以上的三级总传动比是4x3.16x4.33＝55倍，转速20000转/55＝360，配有速度控制电路，合用；减速器的电机设有电机控制电路；电机控制部分原理：本系统直流无刷电机控制部分采购集成芯片控制方案，芯片内置转子位置译码器，监控三个电机位置传感器，以提供上部、下部功率MOS驱动的正确时序，具有全波六步驱动功能，外围三相驱动器件为集成MOS管，上部功率开关为PMOS管，下部功率开关为NMOS管，集成芯片具有过流保护功能，R118电阻为电机电流采样电阻，电流采样信号被R117、R119分压后送到芯片电流采样端，当电流采样信号值大于0.1V，过流保护功能激活，电机停止转动，过流保护设置点为：Icurrent＝0.1*(R117+R119)/(R118*R119)当发生过流事件时，驱动芯片Fault Output引脚的输出为低电平，将电机驱动信号OutputEnable信号拉低，电机停止运转，避免机器负载电流过大而发生电子器件损坏，当Fault Output为低电平时，三极管Q24的B‑E端电压也降为零，由导通状态切换为截止状态，BLADE_FAULT信号为高电平，当MCU收到BLADE_FAULT高电平后，立即停止所有电机运行；除此这外，MCU还设置有二级软件过流保护功能，以便在不同负载条件下，灵活处理机器运行动作，避免机器频繁停机，软件过流保护功能能描述如下：电机电流采样信号BLADE_P8，经过运算放大器运算放大7.8倍后，将放大后的采样电流模拟信号BLADE_CRT信号送给MCU具有模数转换功能的引脚上，经过内置的模数转换单元处理后，模拟电流信号转换为12位的数字电流信号，此信号与MCU设置的过流阈值信号相比较，当电流信号值大于过流阈值时，执行相应的过流时的运行动作。左、右行走电机具有相同的过流保护功能，电流运算放大电路：电流放大倍数计数公式：A＝1+(R7/R14)*Icurrent当电机运行过程中出现异常状况如机器碰撞、机器提升，机器翻转时，发生这些事件的感觉器将相关信号反馈给MCU，MCU立即执行刹车功能，具体动作过程如下：当检测以上事件的霍尔传感器发生位置偏置时，霍尔信号由高电平切换为低电平，MCU管脚检测至电平变化后，发出的BLADE_BRK信号由高电平切换为低电平，经过以下的反相电路处理后，产生BLADE_P4高电平信号给电机驱动芯片U13，执行电机刹车功能，左、右行走电机具有相同的功能；驱动芯片还有使电机正转/反转功能，当机器运行中发生碰撞事件时，机器执行后退功能，具体动作描述如下：当霍尔传感器将碰撞信号发送给MCU时，MCU将控制电机运行方向的BLADE_DIR的信号由低电平切换为高电平，经过如下反相电路处理后，产生低电平的BLADE_P7信号给电机驱动芯片U13，电机由正转切换反转状态，机器执行后退运行动作，左、右行走电机具有相同的功能；电机速度控制原理：机器在不同的工作状态下，电机运行速度也不相同，因此需要反馈电机的运行速度信号给电机驱动芯U13，本系统设计采用专用的电机速度检测芯片，以产生电机速度控制所需的反馈电压，而无需昂贵的转速计，U12，即可实现此功能；具体工作原理如下所述：被电机驱动芯片U13用作电子转子位置译码的霍尔传感器输出信号发生正或负的跳变，可以使U12产生一个幅度和持续时间的脉冲，其参数由外部电阻R101、C48确定，在U12的引脚5处的输出脉冲被U13的误差放大器积分，以产生一个直流电平，该电平与电机速度成正比，此速度反馈电压在U13的引脚13处建立PWM参考电平，并闭合成反馈环路，输出驱动MOS的控制信号，同时，将U13引脚13处的PWM参考电压反馈给MCU具有模数转换功能的引脚，以便MCU得知电机实际运行速度，并根据实际运行速度值与设定值的差来调整控制电压；相关电路描述如下：RMOT_DAC为MCU输出的目标速度控制电压值，经运算放大器放大后(放大倍数＝1+R5/R12)，送至右行走电机驱动芯片的引脚11处，引目标速度电压与实际速度电压的差值经芯片内部误差放大器放大后，在引脚13处输出上述的PWM调节的参考电压信号RMOT__P6。