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行星齒輪

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行星齒輪除了能像定軸齒輪那樣圍繞著自己的轉(zhuǎn)動軸(B-B)轉(zhuǎn)動之外,它們的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動。繞自己軸線的轉(zhuǎn)動稱為“自轉(zhuǎn)”,繞其它齒輪軸線的轉(zhuǎn)動稱為“公轉(zhuǎn)”,就象太陽系中的行星那樣,因此得名。

被我們所熟知的齒輪絕大部分都是轉(zhuǎn)動軸線固定的齒輪。例如機械式鐘表,上面所有的齒輪盡管都在做轉(zhuǎn)動,但是它們的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動軸都是相對機殼固定的,因而也被稱為"定軸齒輪"。

軸齒輪那樣圍繞著自己的轉(zhuǎn)動軸(B-B)轉(zhuǎn)動之外,它們的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動。繞自己軸線的轉(zhuǎn)動稱為“自轉(zhuǎn)”,繞其它齒輪軸線的轉(zhuǎn)動稱為"公轉(zhuǎn)",就象太陽系中的行星那樣,因此得名。

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(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。

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行星齒輪原理

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,動力從它那里輸入,另一個齒輪作為從動輪,動力從它輸出。也有的齒輪僅作為中轉(zhuǎn)站,一邊與主動輪嚙合,另一邊與從動輪嚙合,動力從它那里通過,這種齒輪叫惰輪。

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(zhuǎn)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(guān)系就可以有多種組合:

動力從太陽輪輸入,從外齒圈輸出,行星架通過機構(gòu)鎖死;

動力從太陽輪輸入,從行星架輸出,外齒圈鎖死;

動力從行星架輸入,從太陽輪輸出,外齒圈鎖死;

動力從行星架輸入,從外齒圈輸出,太陽輪鎖死;

動力從外齒圈輸入,從行星架輸出,太陽輪鎖死;

動力從外齒圈輸入,從太陽輪輸出,行星架鎖死;

兩股動力分別從太陽輪和外齒圈輸入,合成后從行星架輸出;

我們知道,汽車發(fā)動機只有一個,而車輪有四個。發(fā)動機的轉(zhuǎn)速扭矩等特性與路面行駛需求大相徑庭。要把發(fā)動機的功率適當?shù)胤峙涞津?qū)動輪,可以利用行星齒輪的上述特性。如自動變速器,也是利用行星齒輪的這些特性,通過離合器和制動器改變各個構(gòu)件的相對運動關(guān)系而獲得不同的傳動比。

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行星齒輪特點類型

行星齒輪傳動的主要特點是體積小,承載能力大,工作平穩(wěn)。但大功率高速行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,要求制造精度高。行星齒輪傳動中有些類型效率高,但傳動比不大。另一些類型則傳動比可以很大,但效率較低。用它們作減速器時,其效率隨傳動比的增大而減??;作增速器時則有可能產(chǎn)生自鎖。

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行星齒輪應(yīng)用

行星齒輪系在各種機械中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.實現(xiàn)大傳動比的減速傳動

行星齒輪系中,若各輪的齒數(shù)分別為z1=100,z2=101,z2’=100,z3=99,則輸入構(gòu)件H對輸出構(gòu)件1的傳動比 =10000??梢姡鶕?jù)需要行星齒輪系可獲得很大的傳動比。

2. 實現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的大功率傳動

行星齒輪系可以采用幾個均勻分布的行星輪同時傳遞運動和動力。這些行星輪因公轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心慣性力和齒廓間反作用力的徑向分力可互相平衡,故主軸受力小,傳遞功率大。另外由于它采用內(nèi)嚙合齒輪,充分利用了傳動的空間,且輸入輸出軸在一條直線上,所以整個輪系的空間尺寸要比相同條件下的普通定軸齒輪系小得多。這種輪系特別適合于飛行器。

3.實現(xiàn)運動的合成

運動的合成是將兩個輸入運動合為一個輸出運動。差動輪系的自由度等于2,當給定任意兩個構(gòu)件的確定運動后,另一構(gòu)件的運動才能確定。利用差動輪系的這一特點可以實現(xiàn)運動的合成。

行星架H的轉(zhuǎn)速是輪1與輪3轉(zhuǎn)速的合成。因此這種輪系可用作加法機構(gòu)。當行星架H、太陽輪1或3為原動件時,該輪系又可用作減法機構(gòu)。

差動輪系可進行運動合成的這種特性被廣泛應(yīng)用于機床、計算機構(gòu)及補償調(diào)整裝置中。

4.實現(xiàn)運動的分解

差動輪系還可以將一個原動構(gòu)件的轉(zhuǎn)動分解為另外兩個從動基本構(gòu)件的不同轉(zhuǎn)動。

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