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(dòng)比以及傳動(dòng)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(duì)象，優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)可以將齒輪的強(qiáng)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(lái)判斷。

【關(guān)鍵詞】行星齒輪；減速器；優(yōu)化設(shè)計(jì)；自鎖

1.引言

行星齒輪工作過(guò)程中，采用正確的齒數(shù)，獲得的效率高、使用的期限延長(zhǎng)以及傳動(dòng)更加可靠。行星齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的工作任務(wù)艱巨，而且用普通的設(shè)計(jì)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(duì)行星齒輪減速器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

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(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的行星桿上，能夠圍繞自身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)，還可以繞著行星桿轉(zhuǎn)動(dòng)。

由于行星桿的存在，導(dǎo)致了轉(zhuǎn)動(dòng)軸的動(dòng)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(shí)候固定某一條軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，剩下的軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這就導(dǎo)致了相互嚙合的齒輪之間的傳動(dòng)有很多的配合。自動(dòng)變速箱就是利用行星齒輪的這種特點(diǎn)，改變離合器相對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系獲得不同的傳動(dòng)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(gè)行星桿和兩個(gè)太陽(yáng)輪的行星輪系中，行星輪系的傳動(dòng)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(lái)計(jì)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(dòng)效率

行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)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(dòng)件，功率的傳遞的方向不同，相對(duì)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(yáng)輪1為主動(dòng)構(gòu)件，得到對(duì)應(yīng)的行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的效率計(jì)算公式。如表1。

3.2行星齒輪減速器的效率分析

1）當(dāng)時(shí)，行星齒輪系為負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)，這時(shí)不管以太陽(yáng)輪為主動(dòng)件還是行星桿為主動(dòng)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(yùn)用負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)達(dá)到較大的減速傳動(dòng)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(dòng)比。

2）當(dāng)時(shí)，行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)為正號(hào)機(jī)構(gòu)。當(dāng)時(shí)，行星齒輪系統(tǒng)的效率隨著的變大而變大，然而不會(huì)比大。當(dāng)正號(hào)機(jī)構(gòu)被應(yīng)用在減速裝置時(shí)，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(huì)發(fā)生自鎖的現(xiàn)象。

4.行星齒輪（Planetary Gear Trains）傳動(dòng)自鎖條件分析

如果傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)稱為行星齒輪的自鎖。

在行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)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(huì)發(fā)生，一定要弄清楚效率的兩個(gè)公式的轉(zhuǎn)換，那么轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的實(shí)際的傳動(dòng)效率自鎖時(shí)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(dòng)中四構(gòu)件的自鎖

5.結(jié)語(yǔ)

行星齒輪減速器的加工制造技術(shù)越來(lái)越完善，因此被廣泛地應(yīng)用在自動(dòng)減速器中。在不改變齒輪設(shè)計(jì)強(qiáng)度的條件下，改變齒輪中心距、獲得恒定的傳動(dòng)比，與此同時(shí)也可以減少減速器的結(jié)構(gòu)尺寸。通過(guò)優(yōu)化結(jié)果分析可知，對(duì)行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)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.