行星齒輪分類方法

行星齒輪傳動的類型很多，其分類方法也不少。在我國根據(jù)前蘇聯(lián)學(xué)者庫德略夫采夫(B.H.Kynp。)提出的按照行星齒輪傳動基本構(gòu)件的不同來進行分類。該分類方法在我國具有較大的影響，且早已在我國齒輪界被普遍采用和接受了。另外，根據(jù)機械工業(yè)部JB1799——76行星齒輪減速器標準，采用了按齒輪嚙合方式的分類方法，在我國該分類方法也在逐漸地推廣應(yīng)用中?，F(xiàn)將上述兩種分類方法分別闡述如下。一、庫德略夫采夫的分類法在庫氏的分類方法中，行星齒輪傳動的基本代號為:Z一中心輪，X——轉(zhuǎn)臂，V——輸出軸(現(xiàn)說明：在庫氏原著作中，K—中心輪，H—轉(zhuǎn)臂)。根據(jù)其基本構(gòu)件的配置情況，可將行星齒輪傳動分為2Z-X、3Z和Z-X-V三種基本傳動類型；其他的結(jié)構(gòu)型式的行星齒輪傳動大都是它們的演化型式或組合型式。1Z-X型行星齒輪傳動如果行星齒輪傳動的基本構(gòu)件包括有兩個中心輪z和轉(zhuǎn)臂x的話，則該行星齒輪傳動的類型代號為2Z-X，圖1-2和圖1-3所示為較常見的2Z-X型的傳動簡圖。當轉(zhuǎn)臂x固定時，若該行星齒輪傳動中的中心輪a與內(nèi)齒輪b的轉(zhuǎn)向相反，即其轉(zhuǎn)臂x固定的傳動比ix<0,則稱其為2Z—X型的負號機構(gòu)。當轉(zhuǎn)臂x固定時，若中心輪a與b，或者中心輪b與e的轉(zhuǎn)向相同，即其傳動比ix>0,則稱其為2Z—X型的正號機構(gòu)。2Z-X型的負號機梅(r<o)圖1-2(a)呢型E%⑴型仁)氏⑵型2Z-X型的正號機構(gòu)(^>0)圖1-3為了使2Z-X型和3Z型行星齒輪傳動中的各種傳動型式都有一個確定的傳動代號，便于人們分析研究各種傳動型式的運動學(xué)、受力分析和效率計算以及強度計算等問題，本書規(guī)定采用字母A、B、C…附加一個上角標和兩個下角標來表示其傳動類型代號；上角標表示固定構(gòu)件，第一個下角標表示輸入的基本構(gòu)件，第二個下角標表示輸出的基本構(gòu)件。例如，圖1-2(a)所示的2Z-X型(ix<0)行星齒輪傳動，可用傳動代號Ab表示。顯然，對于由Ab型行星齒輪傳動演化而成的差動行星齒輪傳動見圖1-1(a)和準行星齒輪傳動［見圖1-1(c)］，則可分別用傳動代號A(或A)和入x表示。a(xb)(ax)bab由于Aaxb型行星齒輪傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，外形尺寸小，質(zhì)量小，傳動效率高等特點。在結(jié)構(gòu)合理的條件下，通常，其傳動比范圍為iaxb=2.8?13，傳動效率naxb=0.97?0.99。目前該傳動類型已獲得了較廣泛的應(yīng)用。圖1-2(b)所示的具有雙齒圈行星輪c-d的2Z-X型(ix<0)傳動型式，可用傳動代號Baxb表示。其合理的傳動比范圍為iaxb=7?16，傳動效率仍較高；但由于采用了雙齒圈行星輪，故制造安裝較復(fù)雜些。"圖1-2(c)所示為圓錐齒輪的2Z-X型(ix<0)行星齒輪傳動，用傳動代號C(ab)x表示。該行星傳動主要用于差動齒輪裝置；這種傳動型式的差速器在汽車、坦克、拖拉機和金屬切削機床及儀器等齒輪傳動裝置中已獲得廣泛的應(yīng)用。圖1-3(a)所示的2Z-X型(ix>0)行星齒輪傳動，用傳動代號Dxab表示。按其傳動比的絕對值來說，ixab可以達到很大的值。但由于其具有雙外嚙合的齒輪傳動，嚙合摩擦損失較大，故其傳動效率較低，一般，該D型行星齒輪傳動基本上不用于傳遞動力。圖1-3(b)所示2Z-X型(ix>0)行星齒輪傳動(np>3)，用傳動代號Exeb(1)表示。其合理的傳動比范圍為ixeb=8?30。由于它具有雙內(nèi)嚙合的齒輪傳動，其嚙合摩擦損失較小。當傳動比ixeb<50時，其傳動效率nxeb值可達0.8以上。但隨著傳動比ixeb的增加其效率nxeb

值會降低。圖1-3(c)所示的少齒差2Z-X型(ix>0)行星齒輪傳動(np=1),用傳動代號Exeb(2)表示。其合理的傳動比范圍為iabe=30?100。由于它具有(ZbZc)少齒差的內(nèi)嚙合齒輪傳動，其嚙合摩擦損失較小，故該行星齒輪傳動的傳動效率較高，nabe值可達0.9。2.3Z型行星齒輪傳動在圖1-4所示的3Z型行星齒輪傳動中，其基本構(gòu)件是三個中心輪a、b和e,故其傳動類型代號為3Z。在3Z型星傳動中，由于其轉(zhuǎn)臂x不承受外力矩的作用，所以，它不是基本構(gòu)件，而只是用于支承行星輪心軸所必需的結(jié)構(gòu)元件，因而，該轉(zhuǎn)臂x又可稱為行星輪支架(簡稱為行星架)。(s)理口》型(b)32〔□型(時3到”壁3Z型行星齒輪傳幼圖1-4(s)理口》型(b)32〔□型(時3到”壁在3Z型行星齒輪傳動中，較常見的傳動型式有如下三種。3Z(I)型具有雙齒圈行星輪的3Z型行星齒輪傳動，如圖1-4(a)所示。它的結(jié)構(gòu)特點是：內(nèi)齒輪b固定，而旋轉(zhuǎn)的中心輪a和e分別與行星輪c和d相嚙合，故可用傳動代號3Z(I)表示。在各種機械傳動中，它已獲得了較廣泛的應(yīng)用°3Z(I)型較合理的傳動比范圍為iabe=20?300，其傳動效率nabe=0.8?0.9。3Z(II)型具有單齒圈行星輪c的3Z型行星齒輪傳動，如圖1-4(b)所示。該3Z型行星傳動的結(jié)構(gòu)特點是：三個中心輪a、b和e同時與單齒圈行星輪c相嚙合；即內(nèi)齒輪b固定，兩個旋轉(zhuǎn)的中心輪a和e同時與行星輪c相嚙合，故可用傳動代號3Z(I)表示。它是一項較新型的行星齒輪傳動，目前該項傳動新技術(shù)在我國的齒輪傳動中已獲得了日益廣泛的應(yīng)用。3Z(II)型合理的傳動比范圍為iabe=50?300，其傳動效率為爵=0.70?0.84。33Z(III)型具有雙齒圈行星輪的3Z型行星齒輪傳動，如圖1-4(c)所示。它的結(jié)構(gòu)特點是：內(nèi)齒輪e固定，兩個旋轉(zhuǎn)的中心輪a和b與同一個行星輪c相嚙合，而另一個行星輪d與固定內(nèi)齒輪e相嚙合；故可用傳動代號3Z(I)表示。它的傳動比iabe范圍和傳動效率與3Z(I)型基本相同。因此，在實際應(yīng)用中，一般很少采用3Z(I)型行星齒輪傳動。在此，應(yīng)該指出的是：3Z型行星齒輪傳動用于短期間斷工作的機械傳動裝置中最為合理，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動比大和傳動效率較高等特點。但3Z型行星傳動制造和安裝比較復(fù)雜。當中心輪a輸出時，在傳動比lil大于某個值后，該行星齒輪傳動將會產(chǎn)生自鎖。其中，3Z(II)型行星傳動的結(jié)構(gòu)更加緊湊，制造安裝較3Z(I)型的簡單。但由于在3Z(II)型行星傳動中，其內(nèi)齒輪b和e的齒數(shù)不相等，即zb律e；而且公共行星輪c既要與中心輪a相嚙合，同時又要與內(nèi)齒輪b和e相嚙合，故該3Z型行星傳動必須采用角度變位。在進行角度變位計算時，其各個齒輪應(yīng)選擇不同的變位系數(shù)，以保證各嚙合齒輪副具有相同的角度變位中心矩a',以滿足3Z(II)型行星齒輪傳動的同心條件。但由于3Z(II)型行星傳動進行角度變位后的嚙合角a'大于壓力角a，即a'>a=20。，故其傳動效率較3Z(I)型的要低些。3.Z-X-V型行星齒輪傳動如果把2Z-X(A)型傳動中的齒輪a去掉，而且將行星輪c的直徑增大，并使內(nèi)齒輪b與行星輪c的齒數(shù)差變得很少；然后將從動輪c的運動通過機構(gòu)W傳到輸出軸V，則可構(gòu)成一個由轉(zhuǎn)臂x主動和行星輪c從動的少齒差行星齒輪傳動(見圖1-5)。在少齒差行星齒輪傳動中，其基本構(gòu)件是一個中心輪b(代號Z)、轉(zhuǎn)臂x和輸出軸V，故其類型代號為Z-X-V。由于行星輪c的軸線與輸出軸V存在一個偏心距離，因此需要設(shè)置一個將行星輪c的回轉(zhuǎn)運動傳遞到輸出軸的V的、傳動比等于1的輸出機構(gòu)(即W機構(gòu))。由于該行星傳動的嚙合齒輪副僅有一個c-b傳動形式，故它不必再用其他的傳動代號。漸開線少齒差行星齒輪傳動和常見的擺線針輪行星傳動大都屬于Z-X-V型行星傳動。Z-X-V型傳動(注〉0)圖1-5Z-X-V型漸開線少齒差行星齒輪傳動的傳動范圍為ixvb=10?100，傳動效率為n=0.75?0.93。結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、加工方便，但行星輪軸承的徑向力較大，適用于中小功率，一般p<18kw,個別的達到20?45kw；傳動比較大，適用于短期工作。若采用擺線針輪行星傳動，則適用于功率P<100kw，任何工作制度，其傳動效率為n=0.90?0.97。目前應(yīng)用較廣泛，但制造精度要求較高，且高速軸轉(zhuǎn)速nx<1500r/min。二、按齒輪嚙合方式進行分類的方法如前所述，按照原機械工業(yè)部關(guān)于行星齒輪減速器標準JB1977—1976，國內(nèi)已采用了將行星齒輪傳動按其嚙合方式的不同來進行分類。該分類方法通常采用了如下的基本代號：N——內(nèi)嚙合齒輪副；W——外齒合齒輪副；G一同時與兩個中心輪相嚙合的公共齒輪。根據(jù)行星齒輪傳動所具有的嚙合方式，可以把行星齒輪傳動類型分為：NGW——具有內(nèi)嚙合和外嚙合，同時還具有一個公共齒輪的行星齒輪傳動；NW具有一個內(nèi)嚙合和一個外嚙合的行星齒輪傳動；WW一具有兩個外嚙合的行星齒輪傳動；NN一具有兩個內(nèi)嚙合的行星齒輪傳動；NGWN——具有兩個內(nèi)嚙合和一個外嚙合，同時還具有一個公共齒輪的行星齒輪傳動；N—僅具有一個內(nèi)嚙合的行星齒輪傳動。例如，圖1-2（a）所示的2Z-X型負號機構(gòu)（ix<0）行星齒輪傳動，其傳動代號為Aaxb。由于該行星傳動具有c輪與b輪的內(nèi)嚙合（N）和a輪與c輪的外嚙合（W），同時還有與中心輪a和b輪相嚙合的公共齒輪c（G），因此，2Z-X（A）型行星傳動的傳動類型為NGW型。對于2Z-X（B）型傳動［見圖1-2（b）］，由于它具有一個內(nèi)嚙合（N）和一個外嚙合（W），故其傳動類型為NW型。仿上，對于圖1-2（c）所示的圓錐齒輪差動行星傳動，由于它具有兩個外嚙合（W），故可用字母WW表示它的傳動類型。對圖1—3所示的2Z-X型正號機構(gòu)（ix>0）,其傳動代號為Dxab的行星傳動〔見圖1-3（a）〕，由于它具有兩個外嚙合（W），故其傳動類型為WW。傳動代號為Exeb（1）和Exeb（2）的行星傳動［見圖1-3（b）和1-3（c）］，由于它們均具有兩個內(nèi)嚙合（N），故其傳動類型為NN。對于圖1-4所示的3Z型行星齒輪傳動，即傳動代號為3Z（I）、3Z（II）和3Z（III）型行星傳動，由于它們均具有兩個內(nèi)嚙合（N）、一個外嚙合（W）,同時還具有一個公共齒輪（G）,故其傳動類型為NGWN型。圖1-5所示的Z-X-V型行星傳動，由于它僅具有一個內(nèi)嚙合（N）,故其傳動類型為N型。在此討論行星齒輪傳動的傳動類型時，還應(yīng)該說明的是：根據(jù)《機械原理》可知，在