行星齒輪傳動原理及行星齒輪減速機結構

tags:    時間:2014-03-07 10:11:00
行星齒輪傳動原理及行星齒輪減速機結構簡介
    我們熟知的齒輪絕大部分都是轉動軸線固定的齒輪。例如機械式鐘錶、普通機械式變速箱、減速機,上面所有的齒輪儘管都在做轉動,但是它們的轉動中心(與圓心位置重……
行星齒輪傳動原理及行星齒輪減速機結構正文

    我們熟知的齒輪絕大部分都是轉動軸線固定的齒輪。例如機械式鐘錶、普通機械式變速箱、減速機,上面所有的齒輪儘管都在做轉動,但是它們的轉動中心(與圓心位置重合)往往通過軸承安裝在機殼上,因此,它們的轉動軸都是相對機殼固定的,因而也被稱為"定軸齒輪傳動。

    有定必有動,對應地,有一類不那麼為人熟知的稱為"行星齒輪"的齒輪,它們的轉動軸線是不固定的,而是安裝在一個可以轉動的支架(藍色)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動軸(B-B)轉動之外,它們的轉動軸還隨著藍色的支架(稱為行星架)繞其它齒輪的軸線(A-A)轉動。繞自己軸線的轉動稱為"自轉",繞其它齒輪軸線的轉動稱為"公轉",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。在一個行星齒輪上、或者在兩個互相固連的行星齒輪上通常有兩個嚙合點,分別與兩個太陽輪發生關係。如右圖中,灰色的內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原理很簡單,在一對互相嚙合的齒輪中,有一個齒輪作為主動輪,動力從它那裡傳入,另一個齒輪作為從動輪,動力從它往外輸出。也有的齒輪僅作為中轉站,一邊與主動輪嚙合,另一邊與從動輪嚙合,動力從它那裡通過。

   在包含行星齒輪的齒輪系統中,情形就不同了。由於存在行星架,也就是說,可以有三條轉動軸允許動力輸入/輸出,還可以用離合器或制動器之類的手段,在需要的時候限制其中一條軸的轉動,剩下兩條軸進行傳動,這樣一來,互相嚙合的齒輪之間的關係就可以有多種組合:
單排行星齒輪機構的結構組成為例

(1)行星齒輪機構運動規律
•設太陽輪、齒圈和行星架的轉速分別為n1、n2和n3,齒數分別為Z1、Z2、Z3;齒圈與太陽輪的齒數比為α。則根據能量守恆定律,由作用在該機構各元件上的力矩和結構參數可導出表示單排行星齒輪機構一般運動規律的特性方程式:
•n1+αn2-(1+α)n3=0 和Z1+Z2=Z3
(2)行星齒輪機構各種運動情況分析

固定件   主動件   從動件   轉速成   轉向
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,由於單排行星齒輪機構具有兩個自由度,在太陽輪、齒圈和行星架這三個基本構件中,任選兩個分別作為主動件和從動件,而使另一元件固定不動(即使該元件轉速為0),或使其運動受一定的約束(即該元件的轉速為某定值),則機構只有一個自由度,整個輪系以一定的傳動比傳遞動力。下面分別討論各種情況。
    下面的FLASH 動畫左上角的幾個按鈕是控制鍵,大家有興趣可以點擊看一下其工作狀態。因行星架沒有標出所以需要先讀懂前面的解釋。
    在n3= n1 或n2= n3 時,同時可得n1= n2= n3。故,若使三元件中的任何兩個元件連成一體旋轉,則第三元件轉速必與二者轉速相等,即行星排按直接擋傳動,傳動比i=1。
    當所有元件都不受約束,可以自由轉動,則行星齒輪機構失去傳動作用,此種狀態相當於空擋。
    單排行星齒輪機構主要應用在簡單減速器、重載機械式變速箱(帶副箱)及驅動橋(輪邊減速橋)上。

 

   行星式齒輪減速器由一個內齒環(A)緊密結合於齒箱殼體上,環齒中心有一個自外部動力所驅動之太陽齒輪(B)介於兩者之間有一組由三顆齒輪等分組合於托盤上之行星齒輪組(C)該組行星齒輪依靠著出力軸、內齒環及太陽齒支撐浮遊於期間;當入力側動力驅動太陽齒時,可帶動行星齒輪自轉,並依循著內齒環之軌跡沿著中心公轉,行星之旋轉帶動連結於托盤之出力軸輸出動力。

 

  • 01.減速機本體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.遊星架Planetary Carrier
  • 07.內齒環Internal Gear Ring
  • 08.遊星齒輪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O-Ring
  • 17.透氣塞Breather Plug
  • 18.輸出軸鍵Key-Output Shaft
  • 19.墊圈Washer
  • 20.內六角螺絲Hex Socket Cap Screw

 

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