行星齒輪減速器效率及自鎖分析

朱正平

【摘要】行星齒輪機(jī)構(gòu)占有的空間比較小、穩(wěn)定地傳動比以及傳動平穩(wěn)和效率高，不但可以作用于大功率、高速，而且適合使用在低速的機(jī)械裝置中。以行星齒輪減速器為研究對象，優(yōu)化設(shè)計時可以將齒輪的強度作為約束條件。在行星齒輪減速器中，自鎖的條件可以用輪系效率來判斷。

【關(guān)鍵詞】行星齒輪；減速器；優(yōu)化設(shè)計；自鎖

1.引言

行星齒輪工作過程中，采用正確的齒數(shù)，獲得的效率高、使用的期限延長以及傳動更加可靠。行星齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計的工作任務(wù)艱巨，而且用普通的設(shè)計方法只能夠滿足一般的工作要求。所以，用體積最小的原理對行星齒輪減速器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

2.行星齒輪減速器結(jié)構(gòu)概述

行星齒輪是被裝配在一個可以自由轉(zhuǎn)動的行星桿上，能夠圍繞自身的軸線轉(zhuǎn)動，與此同時，還可以繞著行星桿轉(zhuǎn)動。

由于行星桿的存在，導(dǎo)致了轉(zhuǎn)動軸的動力的輸入及輸出。從而可以充分利用這一特性，使離合器在適當(dāng)?shù)臅r候固定某一條軸的運轉(zhuǎn)，剩下的軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動，這就導(dǎo)致了相互嚙合的齒輪之間的傳動有很多的配合。自動變速箱就是利用行星齒輪的這種特點，改變離合器相對運動的關(guān)系獲得不同的傳動比，使得速度得到一定的調(diào)節(jié)。

3.行星齒輪減速器效率的優(yōu)化分析

在一個行星桿和兩個太陽輪的行星輪系中，行星輪系的傳動效率影響著減速器的整體的效率。一般采用“行星輪系轉(zhuǎn)化法”，首先需要弄清楚周轉(zhuǎn)輪系和定軸輪系在效率方面的應(yīng)有內(nèi)在關(guān)系，以此來計算周轉(zhuǎn)輪系的效率的方法。

3.12K-H型行星齒輪系統(tǒng)的傳動效率

行星齒輪傳動系統(tǒng)的傳動效率與功率的傳遞相關(guān)，選擇齒輪系統(tǒng)的不同構(gòu)件作為主動件，功率的傳遞的方向不同，相對應(yīng)的功率的平衡方程也不相同。圖1為周轉(zhuǎn)輪系，分別以行星桿H和太陽輪1為主動構(gòu)件，得到對應(yīng)的行星齒輪傳動系統(tǒng)的效率計算公式。如表1。

3.2行星齒輪減速器的效率分析

1）當(dāng)時，行星齒輪系為負(fù)號機(jī)構(gòu)，這時不管以太陽輪為主動件還是行星桿為主動件，行星輪系的效率一般要大于轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的效率。但是，想要運用負(fù)號機(jī)構(gòu)達(dá)到較大的減速傳動比，最主要的是加大行星齒輪減速器的轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的傳動比。

2）當(dāng)時，行星齒輪傳動系統(tǒng)為正號機(jī)構(gòu)。當(dāng)時，行星齒輪系統(tǒng)的效率隨著的變大而變大，然而不會比大。當(dāng)正號機(jī)構(gòu)被應(yīng)用在減速裝置時，即使在行星齒輪減速機(jī)構(gòu)的減速比很大的情況下，減速機(jī)構(gòu)都不會發(fā)生自鎖的現(xiàn)象。

4.行星齒輪（Planetary Gear Trains）傳動自鎖條件分析

如果傳動的輸入部件、輸出部件以及固定部件，它們分別用字母表示為A、B和C。行星齒輪減速器的傳動中，A部件僅僅能夠作為輸入部件，B僅僅能夠作為輸出部件，輸入和輸出部件不能夠相反。這樣的傳動稱為行星齒輪的自鎖。

在行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計過程中，不僅要分析變換A，B-C，而且變換B，A-C。怎樣才知道齒輪機(jī)構(gòu)是否自鎖，在什么樣的條件下自鎖才會發(fā)生，一定要弄清楚效率的兩個公式的轉(zhuǎn)換，那么轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的實際的傳動效率自鎖時等于零，但是公式中的效率的乘積應(yīng)該小于零。即：（1）

4.1行星齒輪傳動中四構(gòu)件的自鎖

5.結(jié)語

行星齒輪減速器的加工制造技術(shù)越來越完善，因此被廣泛地應(yīng)用在自動減速器中。在不改變齒輪設(shè)計強度的條件下，改變齒輪中心距、獲得恒定的傳動比，與此同時也可以減少減速器的結(jié)構(gòu)尺寸。通過優(yōu)化結(jié)果分析可知，對行星齒輪減速器的設(shè)計與制造提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1]羅名估.行星齒輪機(jī)構(gòu)[M].北京：高等教育出版社，1984.