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        正基元齒輪 少齒差行星齒輪傳動機構(一)

        少齒差行星齒輪傳動機構
        是由NGW型齒輪系去掉太陽齒輪,使內齒圈和行星齒輪齒數差很少(z2-z1=l~4 圖8-21),演化而成的一種K-H-V或者2K-H型齒輪傳動機構。也就是說少齒差行星齒輪傳動機構是由某種類型的少齒差內齒輪副、偏心元件(行星架)和輸出機構組成的傳動形式。采用少齒差或零齒差內齒輪輸出機構,則K-H-V型變成2K-H型,該機構行星架(偏心元件)作為高速轉動的主動件,行星齒輪除公轉以外還低速自轉,通常內齒圈固定,行星齒輪直接和輸出機構聯接,將其自轉運動輸出,形成減速運動機構,或者內齒圈與機殼一起和輸出機構聯接形成減速機構。
        少齒差行星齒輪傳動機構具有結構緊湊、體積小,重量輕、傳動比范圍大、傳動效率高、使用壽命長、工藝性能好、成本低等優點,所以得到廣泛的應用。但有些少齒差行星齒輪系的設計稍有困難。亦有的制造困難。
        少齒差行星齒輪系目前常用的有下列幾種:
        漸開線少齒差行星齒輪系(K-H-V型或者2K-H型);圓弧直齒少齒差行星齒輪系(K-H-V型);錐齒少齒差行星齒輪系(K-H-V型);擺線少齒差行星齒輪系(K-H-V型);活齒少齒差行星齒輪系(K-H-V型)。

        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元少齒差行星傳動機構的傳動比
        輸入軸角速度(或轉速)和輸出軸角速度(或轉速)之比稱傳動比。傳動比計算由不同機構型式而定,一般有下列幾種:
        1.K-H-V型(N型)
        (1)內齒圈固定(圖8-22 a)。
        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元
        式中,“-”表示齒輪1和行星H轉向相反。傳動比大小,不但決定于z1多少,更主要的是齒數差的多少。為了求得大傳動比z2-z1=1,1齒差行星傳動機構用得越來越多。
        (2)內齒圈輸出(圖8-22 b)。
        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元
        由式可知齒輪2和行星架H轉向相同,傳動比大小受z2、
        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元z2-z1的影響。
        2.2K-H型
        (1)內齒圈4固定,ω23(圖8-22 c)。
        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元
        (z4-z3>0,z2-z1>0)
        (2)太陽齒輪1固定,ω23(圖8-22 d)。
        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元
        (z4-z3>0,z2-z1>0)
        (3)內齒圈固定,行星齒輪為雙聯齒輪(圖8-22 e)。
        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元
        3.三個內齒輪的少齒差行星傳動機構由圖8-23可得:
        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元

        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元

        K-H-V型漸開線少齒差行星傳動機構
        由漸開線少齒差(z2-z1=l~4)內齒輪副、偏心元件、輸出機構所組成的K-H-V型齒輪機構。如圖8-24所示,內齒圈和機架固聯,行星外齒輪由偏心元件(行星架)帶動和內齒圈嚙合,通過W輸出機構將轉矩和運動輸出,克服生產阻力作功。
        漸開線少齒差行星傳動機構具備少齒差行星傳動機構的嚙合與工作特點,但存在各種內齒輪副嚙合干涉的限制條件,給設計帶來一定困難。

        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元

        擺線針輪行星傳動(擺線少齒差傳動)
        是由短輻外擺線齒輪和針齒輪組成的1齒差內齒輪副、偏心元件(行星架)以及輸出機構構成的K-H-V型齒輪傳動(圖8-25)。

        擺線針輪齒輪副,短輻外擺線齒輪的基圓和節圓重合,其發生圓作為針齒輪的節圓,于是:i1212=r2′/r1′=rb/rc=常數,呈定傳動比。r2′-r1=a,z1=r1′/a=正整數,z2=z1+1 ,可見齒數差為1,構成l齒差行星齒輪傳動。
        擺線針輪行星傳動沒有齒頂相碰和齒廓重迭干涉;同時嚙合齒數多,有一半以上的齒參于傳遞轉矩,具有重合度大,承載能力高,使用壽命長的特點;嚙合角平均值比漸開線1齒差行星傳動小,軸承承受載荷;結構簡單、體積小、重量輕;傳動比大,為9~115;傳動效率高,為90%~94%;輪齒呈高副滾動,磨損;齒廓的曲率半徑大。其缺點是:必須采用等角速比機構;加工工藝復雜需要專用機床。

        針齒殼、針齒銷、針齒套
        是組成針齒輪的三個基本元件。
        針齒殼:沿圓周方向有均勻分布的孔或槽,以便安置針齒銷的殼體。針齒輪的齒體。
        針齒銷:作為齒輪輪齒而安置在針齒殼上相應孔中的圓柱銷。
        針齒套:套在針齒銷外并與短輻外擺線齒輪輪齒嚙合的圓柱套。

        針齒的針徑系數
        兩相鄰針齒銷中心在分布圓上的弦長l和針齒銷外徑(若采用套筒為套筒的外徑)的比值稱針齒的針徑系數
        K2=l/dz
        針徑系數表示針齒分布的稠密程度K2越小,針齒銷孔越靠近,其靠近程度用K2表示,它是設計擺線針輪行星齒輪傳動的重要參數,多采用K2=1.3~2,若小于1.3,針齒分布太靠近,影響針齒殼的強度,故通常采用抽齒的辦法,即間隔地把齒減少一半。

        圓弧少齒差行星齒輪傳動
        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元由圓弧少齒差內齒輪副、偏心元件(行星架)和輸出機構組成的行星齒輪傳動機構。和擺線針輪行星傳動機構相比,齒數差不一定為l,內齒輪副的齒廓不同,除此以外沒有區別,結構型式、運動簡圖完全通用。

        圓弧少齒差內齒輪副
        齒數差很少(z2-z1=1~4)的圓弧直齒輪和針齒內齒輪組成的內齒輪副。該內齒輪副和擺線少齒差內齒輪副比,齒數差不一定為1,可以取1~4。

        短輻外擺線的短輻系數
        針齒內齒輪和短輻外擺線齒輪組成的針齒內齒輪副,其節圓分別是短輻外擺線的基圓和發生圓。若以rb和rc表示,則齒輪的節圓為rb′ ,針齒輪的節圓為rc′。針齒輪的針齒銷勻布在一個圓上,這個圓稱分布圓(針齒銷圓心所在的圓)這時稱發生圓半徑rc和分布圓半徑r2b的比值為短輻外擺線的短輻系數K1
        K1=rc/r2
        短輻系數是設計擺線針輪行星傳動的重要參數,在設計中有下列重要關系
        rc′=K1r2
        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元
        a=Kr2/z1

        短輻外擺線齒輪
        以發生圓、基圓內切形成的短輻外擺線為理論廓線的齒輪,稱短輻外擺線齒輪(圖8-26)。其實際輪齒廓線是短輻外擺線的等距曲線,其等距量是相嚙針齒輪的針齒外圓半徑。
        短輻外擺線齒輪多為直齒,通常和針齒輪相嚙組成1齒差K-H-V型齒輪傳動機構,這種傳動機構有一系列優點(見“擺線針齒輪行星傳動")。但短輻外擺線齒輪需要專門機床加工,工藝較復雜、制造精度要求高。

        雙擺線滾子行星傳動
        具有內、外擺線針輪行星機構組裝在一起的傳動,稱雙擺線滾子行星傳動。通常,外擺線針輪行星傳動,其外齒行星齒輪的齒廓為短幅外擺線的等距曲線,內齒圈為針輪;內擺線針輪行星傳動,其外齒行星齒輪一般為針輪,內齒圈的齒廓曲線為短幅內擺線的等距曲線。因此,內、外擺線針輪行星傳動都有一個針輪,前者針輪屬外齒輪,后者屬內齒圈。在滿足一定條件下,使兩個內、外針輪合二為一,則可將內、外擺線針輪行星機構組裝在一起,從而形成一種新型的雙擺線滾子(針輪)行星傳動(參見“雙擺線滾子行星減速器”)。

        偏心元件(轉臂)
        在少齒差行星齒輪傳動中,支承行星齒輪偏心構件,行星齒輪與中心齒輪(內齒圈)的中心距即偏心元件的偏心值。見圖8-23。

        諧波齒輪傳動機構
        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元是行星齒輪傳動的一種變態形式。是由波發生器(H)、柔性齒輪(r)、剛性齒輪(g)組成的一種機械傳動機構(圖8-27)。其工作原理是:柔性齒輪在波發生器的作用下,產生彈性變形,使柔性齒輪與剛性齒輪相嚙合,靠兩齒輪之間的錯齒運動實現傳遞運動和轉矩的目的,諧波齒輪傳動有三個基本構件,即波發生器、柔性齒輪和剛性齒輪,若固定其中的一個構件,其余兩基本構件分別為主、從件,則形成變態的簡單行星齒輪傳動;若其三個基本構件都是活動構件,則構成變態的差動齒輪傳動。

        諧波齒輪傳動機構有很多特點,主要表現在:結構簡單、體積小,重量輕;傳動比范圍大,一般情況i=60~320,最常用的傳動比i=80~200,雙級的傳動比在(50~90)×103范圍內變化,行星復式諧波傳動的傳動比可達107以上;同時嚙合的齒數多,承載能力大,重合度大,工作平穩,噪聲;傳動效率高;齒側間隙可以調整,運動精度高;可做成密封傳動,在高溫、高壓、高真空及有害氣體、原子能輻射的環境中傳遞運動;輸出和輸入軸的同軸性能良好;維修方便,便于保養。但對柔性齒輪的材料及熱處理工藝要求較高。

        柔性齒輪
        組成諧波齒輪傳動機構的基本構件之一。它是在波發生器作用下,產生可控彈性變形的薄壁齒輪。柔性齒輪的結構型式大致分成圓柱形柔性齒輪和鐘形柔性齒輪兩種。

        剛性齒輪
        是諧波齒輪傳動機構的基本構件之一。也是諧波齒輪傳動在工作過程中始終保持原始形狀的齒輪。它多為內齒輪,多為固定件。其齒寬有時做成大于柔性齒輪的2倍,這取決于柔性齒輪用的排數。

        諧波傳動齒廓
        諧波齒輪傳動中,剛性齒輪或柔性齒輪的齒廓。由于柔性齒輪在諧波發生器作用下產生彈性變形,柔輪齒與剛輪齒嚙合較復雜,其理論齒廓是一條復雜的曲線。通常用一種工藝上易于實現的齒廓曲線代替理論齒廓曲線,并使兩者之間的差別極小。目前常用的有三種基本齒廓:第一種是直線齒廓,具有較大的壓力角(28°36′或30°),它是通過對柔輪在運動中變形規律的測定所獲得的齒廓曲線(圖8-28 a)。直線齒廓具有漸開線齒廓的基本特點。圖8-28 a中d為諧波高度。黑點為試驗獲得的齒廓曲線。第二種是漸開線齒廓,這時諧波齒輪副相當于具有彈性變形的漸開線內齒輪副。它有寬槽漸開線輪齒(圖8-28 b中虛線是假想去掉的齒)、窄槽漸開線輪齒兩種。第三種是圓弧齒廓及其代用齒廓,圖8-28 c和圖8-28 d分別示出了剛性齒輪基本圓弧齒廓與柔性齒輪基本圓弧齒廓。

        齒輪系 - 齒輪知識 - 正基元

         

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