您當(dāng)前的位置:檢測(cè)資訊 > 科研開發(fā)
嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2018-06-15 10:04
我們熟知的齒輪絕大部分都是轉(zhuǎn)動(dòng)軸線固定的齒輪。例如機(jī)械式鐘表、普通機(jī)械式變速箱、減速機(jī),上面所有的齒輪盡管都在做轉(zhuǎn)動(dòng),但是它們的轉(zhuǎn)動(dòng)中心(與圓心位置重合)往往通過軸承安裝在機(jī)殼上,因此,它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸都是相對(duì)機(jī)殼固定的,因而也被稱為"定軸齒輪傳動(dòng)。
有定必有動(dòng),對(duì)應(yīng)地,有一類不那么為人熟知的稱為"行星齒輪"的齒輪,它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線是不固定的,而是安裝在一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的支架(藍(lán)色)上(圖中黑色部分是殼體,黃色表示軸承)。行星齒輪(綠色)除了能象定軸齒輪那樣圍繞著自己的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(B-B)轉(zhuǎn)動(dòng)之外,它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸還隨著藍(lán)色的支架(稱為行星架)繞其它齒輪的軸線(A-A)轉(zhuǎn)動(dòng)。繞自己軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為"自轉(zhuǎn)",繞其它齒輪軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為"公轉(zhuǎn)",就象太陽系中的行星那樣,因此得名“行星齒輪”。
也如太陽系一樣,成為行星齒輪公轉(zhuǎn)中心的那些軸線固定的齒輪被稱為"太陽輪",如圖中紅色的齒輪。在一個(gè)行星齒輪上、或者在兩個(gè)互相固連的行星齒輪上通常有兩個(gè)嚙合點(diǎn),分別與兩個(gè)太陽輪發(fā)生關(guān)系。如右圖中,灰色的內(nèi)齒輪軸線與紅色的外齒輪軸線重合,也是太陽輪。
軸線固定的齒輪傳動(dòng)原理很簡(jiǎn)單,在一對(duì)互相嚙合的齒輪中,有一個(gè)齒輪作為主動(dòng)輪,動(dòng)力從它那里傳入,另一個(gè)齒輪作為從動(dòng)輪,動(dòng)力從它往外輸出。也有的齒輪僅作為中轉(zhuǎn)站,一邊與主動(dòng)輪嚙合,另一邊與從動(dòng)輪嚙合,動(dòng)力從它那里通過。
在包含行星齒輪的齒輪系統(tǒng)中,情形就不同了。由于存在行星架,也就是說,可以有三條轉(zhuǎn)動(dòng)軸允許動(dòng)力輸入/輸出,還可以用離合器或制動(dòng)器之類的手段,在需要的時(shí)候限制其中一條軸的轉(zhuǎn)動(dòng),剩下兩條軸進(jìn)行傳動(dòng),這樣一來,互相嚙合的齒輪之間的關(guān)系就可以有多種組合:
單排行星齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成為例:
(1)行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律
•設(shè)太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2和n3,齒數(shù)分別為Z1、Z2、Z3;齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為α。則根據(jù)能量守恒定律,由作用在該機(jī)構(gòu)各元件上的力矩和結(jié)構(gòu)參數(shù)可導(dǎo)出表示單排行星齒輪機(jī)構(gòu)一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特性方程式:
•n1+αn2-(1+α)n3=0 和Z1+Z2=Z3
(2)行星齒輪機(jī)構(gòu)各種運(yùn)動(dòng)情況分析
固定件 | 主動(dòng)件 | 從動(dòng)件 | 轉(zhuǎn)速成 | 轉(zhuǎn)向 |
太陽輪 | 行星架 | 齒圈 | 增速 | 同向 |
太陽輪 | 齒圈 | 行星架 | 減速 | 同向 |
齒圈 | 行星架 | 太陽輪 | 增速 | 同向 |
齒圈 | 太陽輪 | 行星架 | 減速 | 同向 |
行星架 | 齒圈 | 太陽輪 | 增速 | 反向 |
行星架 | 太陽輪 | 齒圈 | 減速 | 反向 |
由上式可看出,由于單排行星齒輪機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)自由度,在太陽輪、齒圈和行星架這三個(gè)基本構(gòu)件中,任選兩個(gè)分別作為主動(dòng)件和從動(dòng)件,而使另一元件固定不動(dòng)(即使該元件轉(zhuǎn)速為0),或使其運(yùn)動(dòng)受一定的約束(即該元件的轉(zhuǎn)速為某定值),則機(jī)構(gòu)只有一個(gè)自由度,整個(gè)輪系以一定的傳動(dòng)比傳遞動(dòng)力。下面分別討論各種情況。
下面的FLASH 動(dòng)畫是行星架工作狀態(tài)。因行星架沒有標(biāo)出所以需要先讀懂前面的解釋。
在n3= n1 或n2= n3 時(shí),同時(shí)可得n1= n2= n3。故,若使三元件中的任何兩個(gè)元件連成一體旋轉(zhuǎn),則第三元件轉(zhuǎn)速必與二者轉(zhuǎn)速相等,即行星排按直接擋傳動(dòng),傳動(dòng)比i=1。
當(dāng)所有元件都不受約束,可以自由轉(zhuǎn)動(dòng),則行星齒輪機(jī)構(gòu)失去傳動(dòng)作用,此種狀態(tài)相當(dāng)于空擋。
單排行星齒輪機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用在簡(jiǎn)單減速器、重載機(jī)械式變速箱(帶副箱)及驅(qū)動(dòng)橋(輪邊減速橋)上。
行星式齒輪減速器由一個(gè)內(nèi)齒環(huán)(A)緊密結(jié)合于齒箱殼體上,環(huán)齒中心有一個(gè)自外部動(dòng)力所驅(qū)動(dòng)之太陽齒輪(B)介于兩者之間有一組由三顆齒輪等分組合于托盤上之行星齒輪組(C)該組行星齒輪依靠著出力軸、內(nèi)齒環(huán)及太陽齒支撐浮游于期間;當(dāng)入力側(cè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)太陽齒時(shí),可帶動(dòng)行星齒輪自轉(zhuǎn),并依循著內(nèi)齒環(huán)之軌跡沿著中心公轉(zhuǎn),行星之旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)連結(jié)于托盤之出力軸輸出動(dòng)力。
01.減速機(jī)本體Housing
02.出力軸Output Shaft
03.出力軸油封Oil Seal-Output Shaft
04.出力軸承Bearing-Output Shaft
05.太陽螺帽Sun Nut
06.游星架Planetary Carrier
07.內(nèi)齒環(huán)Internal Gear Ring
08.游星齒輪Planetary Gear
09.階段齒輪Using Connected Section's Gear
10.滾針軸Needle Roller Pin
11.太陽齒輪Sun Gear Input Shaft
12. C型扣環(huán)Snap Ring
13.入力軸承Bearlng-lntpLrt Shaft
14.入力軸油封Oil Seal-Input Shaft
15.人力法蘭Input Ftange
16. O型環(huán)O-Ring
17.透氣塞Breather Plug
18.輸出軸鍵Key-Output Shaft
19.墊圈Washer
20.內(nèi)六角螺絲Hex Socket Cap Screw
行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比,當(dāng)它們的零件材料和力學(xué)性能、制造精度、工作條件等均相同時(shí),行星齒輪傳動(dòng)具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn),因此它常被用作行星減速機(jī)/行星齒輪減速器、增速器、差速器和換向機(jī)構(gòu)以及其他特殊用途。行星齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)如下:
(1)行星減速器體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊,傳遞功率大、承載能力高;這個(gè)特點(diǎn)是由行星齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素決定的,見下圖。
A.行星減速器具有功率分流的原理。用幾個(gè)完全相同的行星齒輪均勻的分布在中心輪的周圍來共同分擔(dān)載荷,因而使每個(gè)齒輪所受的載荷較小,相應(yīng)齒輪模數(shù)就可較小。在均載情況下,隨著行星輪的增加,其外形尺寸隨之減小。
B.行星減速器合理的利用了內(nèi)嚙合。充分利用內(nèi)嚙合承載能力高和內(nèi)齒輪(或內(nèi)齒圈)的空間容積,從而縮小了徑向、軸向尺寸,使結(jié)構(gòu)很緊湊而承載能力又很高。
C.行星減速器是共軸線式的傳動(dòng)裝置。各中心輪構(gòu)成共軸線式的傳動(dòng),輸入軸與輸出軸共軸線,使這種傳動(dòng)裝置長(zhǎng)度方向的尺寸大大縮小。
(2)行星減速器傳動(dòng)比大;只要適當(dāng)選擇行星傳動(dòng)的類型及配齒方案,便可利用少數(shù)幾個(gè)齒輪而得到很大的傳動(dòng)比。在不作為動(dòng)力傳動(dòng)而主要用以傳遞運(yùn)動(dòng)的行星機(jī)構(gòu)中,其傳動(dòng)比可達(dá)到幾千。此外,行星齒輪傳動(dòng)由于他的三個(gè)基本構(gòu)件都可以轉(zhuǎn)動(dòng),故可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解,以及有級(jí)和無級(jí)變速傳動(dòng)等復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。
用行星減速機(jī)/行星齒輪減速器可獲得大的傳動(dòng)比,但是必須注意,其傳動(dòng)效率會(huì)變低。
(3)行星減速器傳動(dòng)效率高;由于行星齒輪傳動(dòng)采用了對(duì)稱的分流傳動(dòng)結(jié)構(gòu),即使他具有數(shù)個(gè)均勻分布的行星齒輪,使作用于中心輪和轉(zhuǎn)臂軸承中的反作用力相互平衡,有利于提高傳動(dòng)效率。在傳動(dòng)類型選擇恰當(dāng),結(jié)構(gòu)布置合理的情況下,其效率可達(dá)0.97--0.99.
(4)行星減速器運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng);由于采用數(shù)個(gè)相同的行星輪,均勻分布于中心輪周圍,從而可使行星輪與轉(zhuǎn)臂的慣性力相互平衡,另外也使參與嚙合的齒數(shù)增多,故行星減速機(jī)/行星齒輪減速器傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng),工作較可靠。
來源:AnyTesting