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1、行星齿轮变位系数的选择及 其几何尺寸计算 张展 一 、 概述 传动 , 其传动比i 25。 , 但其传动效率斤随i的 增大而 下降 。 K一H一V型传动 , 一般传动比i = 771 , 传动效率叮= 0 。 s 0 . 94左右 。 (一) 行星齿轮传动的优点 备 行星齿轮传动的优越性 , 突出地表现在体 积小 、 重量轻 、 效率高 、 使用寿命长 。 据有关 统计资料 , ZK一H型行星减速器与普 通减 速 器相比 , 重量仅为其2 5 5 5% , 体积约为1 5 60% 。 而在行星传动中 . 随着行星轮的增多 , 其结构更为紧凑(见图 1 ) , 重量随之减轻 , 在相同的额定功率
2、和速比的情况下 , 四行星轮 装置的外形尺寸 , 仅为单行星轮的一半 。 在同 样尺寸的情况下 , 其所传递的力矩为平行轴线 的齿轮传动 (即普通传动)的 5 倍 。 传动比 大 , ZK一H型的行星传动 , 单级传动比i 二1 . 1 4 9 (高可达1 2 . 5) , 二级传 动比i = 107 0 (高可达1 60) , 三级i =5 03 60(高可达2 000) , 四级i = 40 0 25。 , 在国外最大的传动比有的 已达5000 。 传动效率高 , ZK一H型 传 动 , 根 据有关测定 , 一级传动的效率呼=。 . 9 6 0 . 9 8 , 二级叮二0 。 94 , 三
3、级叮 二 0 . 9 1 , 四级冲 = 0 。 88左 右 。 3K型的行星传动 , 单级供传递运动用时 , 其传动比i =2 4一160 0 (或更高一 些、 , 对于 传递动力用时 , 其传动比i = 24一2 50 , 一般常 用的传动比i = 15。一2 5诉 对于 3K型的二 级 田1 . 在行星轮平衡的情况下 , 随.行星轮的 增加 , 所制的传动袭里愈为紧决 (自左 向右)外形总尺寸也随之减小 行星传动在国外应用极为普遍 , 在欧美 、 日本等主要工业国家均有大量生产 , 并有系列 化产品 。 据有关资料介绍 , 行星减速器的承载 能力也在不断地提 高 , 以D EMA G之一
4、种 行 星减速器为例 , 承载能力已高达74 200马力 , 传动比i = 1 . 15一5 000,转速5079 0 0转 / 分, 输入力矩最大达 1 7 . 4吨 米 , 输出力矩最大达 2 4 。吨 米(峰值) 。 普遍应用于矿 山 、 冶金 、 动 力 、 起重运输 、 轻化工等工业部门 。 以 西德 K ru p p公司生产的D SV及DSF两系 列为 例 , 截至 1963年 , 其总传动功率已达26 0万 马力 , 可 见应用之广 。 国内也是如此 , 各单位研制的岩 巷掘进机 , 其传动装置大多 为ZK一H型 的行 星传动 , 功率自7 5 15 0 千瓦 , 1万米 3制氧
5、机 . 6乒 . 的空压机 , 电机为6300千瓦 , 采用ZK一H型 行星增速器 , 自1500转 / 分增速6 000转/ 分 , 冶金设备中转炉的倾动装置也采用了行星传动 等 。 随着工业的高速发展 , 我国有许多部门亦 已逐步推广使用行星传动 , 上海 、 天津等工业 基地并开始小批 生产 。 一机部1。了2年标准化工 作计划规定编制行星减速器标准 , 行星传动必 将为我国各工业部门愈来愈广泛地采用 。 速由行星架引出(见图 2 ) 。 (二)行星齿轮传动的基本特性 行星传动是应用周转轮系的特点来传递运 动和动力的 , 它至少有一个齿轮的轴线是动轴 线 , 动轴线绕固定轴线旋转 。 动
6、轴线上 的齿轮 作行星运动 , 叫做行星齿轮 。 装有行星轮及动 轴的构件叫做行星架(或称转臂 , 或称系杆 , 用符号H表示) , 而绕固定轴线旋转的齿 轮叫 做 中心轮 (或称太阳轮及齿圈 , 用符号K表 示) 。 行星轮介于太阳轮和齿圈之间 , 它除了 绕太阳轮公转外 , 并作自转 , 行星轮的公转转 图2行星传动 (三) 行星传动的分类 行星传动的类型是多种多样的 , 但按照基 本构件的情况可分为三种基本类型 , 至于其他 i 名目繁多的形式 . 无非是根据基本型演变或组 i 合而来的 。 l) ZK一H型: 基本构件为两个中心轮 (2玖) 和一个转臂(H) , 其基本型 见 图 3
7、o j j j j j 币币币 司司司 . . . 巧巧巧 寸 , 丫几 几 _ _ _ _ _ _ _ ! ! ! 一一一一 . )具有内啮合的ZK一H传动 句具有内啮 合的双级ZK一H传动 图3 ZK一H传动 劝两个中心轮均为 外啮合的2吠一t I传动 2) 3 K型 : 基本构件是三个中心轮(水) 。 转臂H不承受外力矩 , 仅起支承行星轮 之用 。 (见图4) 3 ) K一H一V型 : 基本构件为一个 中心 轮( K ) , 一个转臂 ( H) 及一个绕主轴线 旋转 的构件(V) , 三者之间用一个平行轴间传 动 比等于 1的 机构 (称为 “ W ” 机构)连接起 来 。 该连接机构
8、可 以是万向接轴 , 但因轴向尺 寸过大而不实用 , 故实际上大多采用其他的连 图4 3K传动 接机构W ( 见图 5 ) 。 目前工业上用作传动的 Z K 一 H 型为最 多 , 而最近发展的少齿差行星减速器和针摆行 星减速器则属于K一H一V型 , 在我国也是正 在发展的类型 。 a 。 。 原始齿廓法向齿形角 利用上述公式绘制成图 6的线图 , 此曲线 图 应用如下 : 当给定刀 。 和雪时 , 可求得避免根切的最 小齿数Z m. 。 当给定刀 , 和Z m: 。 时 , 可求得避免根切的 最小变位系数睿 n 及p 图S K一H一V传动 a )具有W机构为 万向接轴的长一H一V传动. 句具
9、有一种实用的叨机构的K一 H一v传动 . 从 上面几种基本型 可 以看出 , 行星传动的 共同特点是合理采用了内啮合 , 同时又由几个 行星轮来分担负荷 , 因此承载能力高 , 加之传 动比大 , 这些均是行星传动体积小 , 重量轻的 原因所在 。 用用用田 田十阵 阵用 田 田乎乎阵州十+科 科士庄庄卫 卫耳 耳屏; ; ;目 目 田田田来 来圈迁 迁翻 翻匹 匹叫叫 !片件十 日日+件 件丹丹用 用开开目 目 渭渭渭 案案蒸蒸准准素素 丰丰 乐蕉蕉排排井井抹抹非非非 田田田田田习振振翻 翻用 用康康卿 卿阳 阳用用加 用用和和解 解月 月 用用用 甲甲排 排蒸 蒸愚愚 巨巨 孵孵霭霭 用用
10、 排排露 露习习卿卿日日 田田田臣臣阳朴 止止 亚亚田 田庄庄圈 圈田 田困困矛分 分平 平乒乒可 可日 日 氏氏氏 臣臣 堆堆湃 湃露露 库库 黑黑萍萍 留留罄 罄涛 涛 漆漆卿 卿 匪匪匪 阵阵拱 拱雕 雕半半 焦焦酥酥泽泽用用林 林用 用莽莽解 解 阵阵阵 阵阵排 排酥 酥半半 睡睡触触半半 圈圈料 料甲 甲翻翻翰 翰 巨巨巨 洼洼 排排肚 肚臣臣 臣臣 肛肛压压 目目 排排用 用 建建钾 钾 圈8与a o n= a 。二 20 0 的创成街条相啮合的 古 n江p 、 z和刀。的关系 曲故圈 二 、 行星齿轮传动的 变位系数选择 4 一 + 兀 一2 行星齿轮传动具有体积小 , 重量轻
11、、 效率 高 、 寿命长的优点 。 如果将齿轮进行变位 , 提 高其承载能力 , 将会使结构更为紧凑 , 更能充 分地发挥行星齿轮传动的优越性 。 今 将有关行 星齿轮传动的变位系数的选择计算(采用线图 法简化计算)及其几何尺寸计算分述如下 。 (一)常见的几种极限变位系数的确定 1 . 避免根切的最小变位 系数舀 n 及p 因为 : 雪 n兀p= f oe os 刀 。一 o . SZ s i n 。 。 - 例如 1) 当给定齿轮的雪二 。 , 刀 。 二30 , 避免根切的 最小齿数 , 曲线图得z mi n 二 1 2(图中虚线) , 2) 当给定齿轮z = 8 , 刀。 =。 , 避
12、免根切时最 小的变位系数 , 由线图得占 n及p =0 . 52 。 2 . 肯项宽度S 。 二0 . 4m 的最小变位系数 雪 。 . ,: 式中 齿飞 S 。= 0 . SD e 遭 弩 坠 一 2” v“ 。 O一 尸 一e O闷不.几 一Zinva 。 ) D 。 顶圆直径 占 变位系数 力角 a 。= 。 0 5一i _ 二 。 _ _ ;,一1 ( . 全经 ,竺、 _ _. a ( f oe os B。 一右) 式中 f 。 二 1齿顶高系数 刀 。 分度圆上 的齿斜角 a。. 原始齿廓端面齿形角 i nva o。 = t ga os一 a os in v a。= t ga e
13、一a 。 S 。 的取法 一般推荐S e (0 . 30 . 4), 轮齿材料相同时 : e S mn t“ 0 . 3m 轮齿表面强化时 : S o m: 。 =o . 4m 3 . 齿顶变尖S e= O的 最小变位 系数雪c o Tp 设 S 。= 。 , 代入上述公式 , 可求得最 . 67 . 小变位系数如 f , ) 对直齿传动 , Z = 8 2 0的上述三种 极限 变位系数值见表 1 表 1 雪 n江p 0 。 5 3 0 。 4 7 0 。 42 0 。 36 0 。 30 0 。 24 0 。 18 0 。 1 2 0 。 0 6 2 、 根据沪 和青数和Z 王= Z , +
14、 Z , 由图8或 9的线图查得变位 系数和省万值 雪 ;= 舀 , 十 舀 2 3 、 变位系数和鱿的分配(按滑动 比相 等的原 则进行 分配 , 提高齿轮传动的封磨性) 。 : 飞一 ” . 5; -Z : 一 Z , Z , + 2 2 (: :一 , 门 + X 式中 X = 。一一0 . 0 4 小齿轮 a 相对于行 星架 (转臂)是从动的 X 二。 . 0 8 0 . 1 2 小齿 轮 a 相对于行 星架(转臂)是主动的 9 一1 0一n 省 2二 占; 一 雪 , 1 2一1 3 1 4一1 5一 加 一0。05 一0一11 一0。17 省 。 。 。 0 。 18 0 。 22
15、 0 。 2 7 0 。 3 1 0 。 35 0 。 39 0 。 4 3 0 。 4 6 O 。 50 0 。 53 0 。 56 0 一 59 0 。 6 2 舀 。 。Tp 0 。 56 0 。 63 0 。 70 0 。 7 6 0 。 82 0 。 88 0 。 9 3 0 。 98 1 。 0 3 1 。 08 1 。 13 1 。 18 1 。 23 4 、 根据Z 一 和级 , 由图1 4线图得啮合角a s 例如 ZK 一 H行星齿轮传动中 , 2 . 二 2 1 , Z ,二 34 , 太阳轮 a 相对于行星架是主动的 , 试确定变位系数省 : 和雪 , 及啮合角。 。 解
16、 , 根据 z ; z一2 1 , i = 会 = 会 3 4 _ ,_ 一*、 一 - = 资于由图7线图查得砂三O 。 1 9 2 1一 - 一、一 一 , , 一 一。一 1 8一1 9一2 0 (二)原始齿廓a o 。 = a。二 2 0 “ 的角度变位 !齿传动变位系数雪 , 和雪 : 的确定 2) 根据叻 = 0 . 1 9 , Z; = Z , + 2 2 =21+ 3 4 = 5 5 , 由图 8的线图 , 得头 =1 . 4 5 1 、 根据小齿轮齿数Z , 和 传动 比 Z 2 Z :3 ) 取X = 0 。 1 , 则 由图7线图查得齿顶缩短系数 (亦称反 变位 系 数)叻位 : 工= ” . 5 : 2 2 一 Z , Z : + 2 2 (轰 一 幻 + X 势=雪 :一 a= i n va , 一inv ao 2tga o 。 . 5;
