行星轮系的类型选择及设计的基本知识

第五十三讲行星轮系的类型选择及设计的基本知识从传动原理出发设计行星轮系时，主要解决两个问题：1、选择传动类型。2、确定各轮的齿数和行星轮的个数。1、行星轮系类型类型的选择行星轮系的类型很多，在相同的速比和载荷条件下，采用不同的类型，可以轮系的外廓尺寸、重量和效率相差很多。所以，在设计行星轮系时，要重视类型的选择。选型时要考虑的因素有传动比范围、机械效率的高低、功率流动情况等。正号机构：iH1n0转化轮系中ωH1与ωHn的方向相同。负号机构：iH1n0转化轮系中ωH1与ωHn的方向相反。如图8—24所示2K-H轮系中共有4种负号机构机构传动比及其适用范围。图8—24从机械效率来看，负号机构的效率比正号机构要高，传递动力应采用负号机构。如果要求轮系具有较大的传动比，而单级负号机构又不能满足要求，可将几个负号机构串联起来，或采用负号机构与定轴轮系组合而成复和轮系。其传动比范围i1H＝10～60。正号机构一般用在传动比大而对效率要求不高的辅助机构中，例如磨床的进给机构，轧钢机的指示器等。如图8—25所示为三种理论上传动比i1H→∞的正号机构。图8—252、各轮齿数的确定各轮的齿数必须满足以下要求：1）能实现给定的传动比；2）中心轮和系杆共轴；3）能均布安装多个行星轮；4）相邻行星轮不发生干涉。1）传动比条件如图8—26所示，13131131zziiHHHHz1+z3=i1Hz1113)1(zizH2）同心条件如图8—27所示，系杆的轴线与两中心轮的轴线重合，当采用标准齿轮传动或等变位齿轮传动时有：r3＝r1+2r2或z3＝z1+2z2z2＝(z3-z1)/2＝z1(i1H-2)/2上式表明：两中心轮的齿数应同时为偶数或奇数。图8—26图8—273）均布安装条件如图8—28所示，能装入多个行星轮且仍呈对称布置，行星轮个数K与各轮齿数之间应满足一定的条件。设对称布列有K个行星轮，则相邻两轮之间的夹角为：φ＝2π/k图8—28在位置O1装入第一个行星轮，固定轮3，转动系杆H，使φH＝φ,此时，行星轮从位置O1运动到位置O2，而中心轮1从位置A转到位置A’，转角为θ。∵θ/φ＝ω1/ωH＝i1H＝1+(z3/z1)kzzzzz2)1(13113＋＝如果此时轮1正好转过N个完整的齿，则齿轮1在A处又出现与安装第一个行星轮一样的情形，可在A处装入第二个行星轮。结论：当系杆H转过一个等份角φ时，若齿轮1转过N个完整的齿,就能实现均布安装。对应的中心角为：θ=N(2π/z1)比较得：N=(z1+z3)/k=z1i1H/k上式说明：要满足均布安装条件，轮1和轮3的齿数之和应能被行星轮个数K整除。4）邻接条件如图8—29所示，相邻两个行星轮装入后不发生干涉,即两行星轮中心距应大于两齿顶圆半径之和：O1O22ra22(r1+r2)sin(φ/2)2(r2+h*am)即：(z1+z2)sin(π/k)z2+2h*a为便于应用，将前三个条件合并得：z2＝z1(i1H-2)/2图8—29113)1(zizHN=z1i1H/k由此可得配齿公式：kiiikizizizzNzzzHHHHHH1111111111321:)1(:22:1:)1(:2)2(::::确定各轮齿数时，应保证z1、z2、z3、N为正整数，且z1、z2、z3均大于zmin。举例：已知i1H＝5，K=3，采用标准齿轮，确定各轮齿数。解：kiiiNzzzHHH111321:)1(:22:1:::=1:(5-2)/2:(5－1):5/3=1:3/2:4:5/3=6:9:24:10若取z1＝18，则z2＝27，z3＝72验算邻接条件：(18+27)sinπ/3=3929＝z2+2h*a，可见所选齿数满足要求。5）行星轮系均载装置为了减少因制造误差引起的多个行星轮所承担载荷不均匀的现象，实际应用时往往采用均载装置，如图8—30所示。均载装置的结构特点是采用弹性元件使中心轮或系杆浮动。图8—30