行星齿轮传动的类型很多,其分类方法也不少在我国根据前苏联学者库德略夫采夫 (B.H.Kynp卩)提出的按照行星齿轮传动基本构件的不同来进行分类该分类方法在我国具 有较大的影响,且早已在我国齿轮界被普遍采用和接受了另外,根据机械工业部 JB1799——76行星齿轮减速器标准,采用了按齿轮啮合方式的分类方法,在我国该分类方 法也在逐渐地推广应用中现将上述两种分类方法分别阐述如下一、库德略夫采夫的分类法在库氏的分类方法中,行星齿轮传动的基本代号为:Z—中心轮,X——转臂,V—— 输出轴(现说明:在库氏原著作中,K一中心轮,H一转臂)根据其基本构件的配置情况, 可将行星齿轮传动分为2Z-X、3Z和Z-X-V三种基本传动类型;其他的结构型式的行星齿 轮传动大都是它们的演化型式或组合型式1 Z-X型行星齿轮传动如果行星齿轮传动的基本构件包括有两个中心轮z和转臂x的话,则该行星齿轮传动 的类型代号为2Z-X,图1-2和图1-3所示为较常见的2Z-X型的传动简图当转臂x固定 时,若该行星齿轮传动中的中心轮a与内齿轮b的转向相反,即其转臂x固定的传动比ix<0, 则称其为2Z—X型的负号机构当转臂x固定时,若中心轮a与b,或者中心轮b与e 的转向相同,即其传动比ix>0,则称其为2Z—X型的正号机构。
2Z-X4S的负号桃构(r0)图1-3为了使2Z-X型和3Z型行星齿轮传动中的各种传动型式都有一 个确定的传动代号,便于人们分析研究各种传动型式的运动学、受力分析和效 率计算以及强度计算等问题,本书规定采用字母A、B、C…附加一个上角标 和两个下角标来表示其传动类型代号;上角标表示固定构件,第一个下角标表 示输入的基本构件,第二个下角标表示输出的基本构件例如,图1-2 (a)所 示的2Z-X型(ix<0)行星齿轮传动,可用传动代号A b表示显然,对于由A b 型行星齿轮传动演化而成的差动行星齿轮传动见图1-1 (a)和准行星齿轮传动 [见图1-1 (c)],则可分别用传动代号A (或A )和人乂表示a(xb) (ax)b ab由于A b型行星齿轮传动具有结构简单、制造容易,外形尺寸小,质量小,传动效 aX率高等特点在结构合理的条件下,通常,其传动比范围为 i b=2.8〜13,传动效率axn b=0.97〜0.99目前该传动类型已获得了较广泛的应用aX图1-2 (b)所示的具有双齿圈行星轮c-d的2Z-X型(ix<0)传动型式,可用传动代 号B b表示。
其合理的传动比范围为i b=7~16,传动效率仍较高;但由于采用了双齿圈行 ax ax星轮,故制造安装较复杂些图1-2 (c)所示为圆锥齿轮的2Z-X型(ix<0)行星齿轮传动,用传动代号C (ab) x 表示该行星传动主要用于差动齿轮装置;这种传动型式的差速器在汽车、坦克、拖拉机 和金属切削机床及仪器等齿轮传动装置中已获得广泛的应用图1-3 (a)所示的2Z-X型(ix>0)行星齿轮传动,用传动代号D b表示按其传动 Xa比的绝对值来说,i b可以达到很大的值但由于其具有双外啮合的齿轮传动,啮合摩擦损 xa失较大,故其传动效率较低,一般,该D型行星齿轮传动基本上不用于传递动力图1-3 (b)所示2Z-X型(ix>0)行星齿轮传动(np>3),用传动代号Exeb (1)表示 其合理的传动比范围为ixeb=8〜30由于它具有双内啮合的齿轮传动,其啮合摩擦损失较小 当传动比ixeb<50时,其传动效率nxeb值可达0.8以上但随着传动比ixeb的增加其效率nxeb值会降低图1-3 (c)所示的少齿差2Z-X型(ix>0)行星齿轮传动(np=l),用传动代号Exeb (2) 表示其合理的传动比范围为iabe=30〜100。
由于它具有(ZbZc)少齿差的内啮合齿轮传动, 其啮合摩擦损失较小,故该行星齿轮传动的传动效率较高,nabe值可达0.92. 3Z型行星齿轮传动在图1-4所示的3Z型行星齿轮传动中,其基本构件是三个中心轮a、b和e,故其传 动类型代号为3Z在3Z型星传动中,由于其转臂x不承受外力矩的作用,所以,它不是 基本构件,而只是用于支承行星轮心轴所必需的结构元件,因而,该转臂x又可称为行星 轮支架(简称为行星架)■)(b) 3Z(IJ®(C)图1-4在3Z型行星齿轮传动中,较常见的传动型式有如下三种1) 3Z ( I)型具有双齿圈行星轮的3Z型行星齿轮传动,如图1-4 (a)所示它 的结构特点是:内齿轮b固定,而旋转的中心轮a和e分别与行星轮c和d相啮合,故可 用传动代号3Z (I)表示在各种机械传动中,它已获得了较广泛的应用O3Z (I)型较 合理的传动比范围为iabe=20~300,其传动效率nabe=0.8〜0.92) 3Z (II )型 具有单齿圈行星轮c的3Z型行星齿轮传动,如图1-4 (b)所示 该3Z型行星传动的结构特点是:三个中心轮a、b和e同时与单齿圈行星轮c相啮合;即 内齿轮b固定,两个旋转的中心轮a和e同时与行星轮c相啮合,故可用传动代号3Z (I) 表示。
它是一项较新型的行星齿轮传动,目前该项传动新技术在我国的齿轮传动中已获得 了日益广泛的应用3Z (II)型合理的传动比范围为iabe=50~300,其传动效率为 nabe=0.70〜0.843) 3Z (III)型 具有双齿圈行星轮的3Z型行星齿轮传动,如图1-4 (c)所示 它的结构特点是:内齿轮e固定,两个旋转的中心轮a和b与同一个行星轮c相啮合,而 另一个行星轮d与固定内齿轮e相啮合;故可用传动代号3Z (III)表示它的传动比iabe 范围和传动效率与3Z ( I)型基本相同因此,在实际应用中,一般很少采用3Z (III) 型行星齿轮传动在此,应该指出的是:3Z型行星齿轮传动用于短期间断工作的机械传动装置中最为 合理,它具有结构紧凑、传动比大和传动效率较高等特点但3Z型行星传动制造和安装比 较复杂当中心轮a输出时,在传动比lil大于某个值后,该行星齿轮传动将会产生自锁 其中,3Z (II)型行星传动的结构更加紧凑,制造安装较3Z ( I)型的简单但由于在 3Z (II)型行星传动中,其内齿轮b和e的齿数不相等,即zb^ze;而且公共行星轮c既 要与中心轮a相啮合,同时又要与内齿轮b和e相啮合,故该3Z型行星传动必须采用角度 变位。
在进行角度变位计算时,其各个齿轮应选择不同的变位系数,以保证各啮合齿轮副 具有相同的角度变位中心矩a',以满足3Z(II)型行星齿轮传动的同心条件但由于3Z(II) 型行星传动进行角度变位后的啮合角a'大于压力角a,即a'>a=20故其传动效率较3Z(I) 型的要低些3. Z-X-V型行星齿轮传动如果把2Z-X(A)型传动中的齿轮a去掉,而且将行星轮c的直径增大,并使内齿轮b 与行星轮c的齿数差变得很少;然后将从动轮c的运动通过机构W传到输出轴V,则可构 成一个由转臂x主动和行星轮c从动的少齿差行星齿轮传动(见图1-5)在少齿差行星齿轮传动中,其基本构件是一个中心轮b(代号Z)、转臂x和输出轴V, 故其类型代号为Z-X-V由于行星轮c的轴线与输出轴V存在一个偏心距离,因此需要设 置一个将行星轮c的回转运动传递到输出轴的V的、传动比等于1的输出机构(即W机构) 由于该行星传动的啮合齿轮副仅有一个c-b传动形式,故它不必再用其他的传动代号渐 开线少齿差行星齿轮传动和常见的摆线针轮行星传动大都属于Z-X-V型行星传动Z-X-V型传动(计>0)图1-5Z-X-V型渐开线少齿差行星齿轮传动的传动范围为ixvb=10~100,传动效率为n=o.75〜0.93。
结构紧凑、体积小、加工方便,但行星轮轴承的径向力较大,适用于中小功率,一 般pW18kw,个别的达到20〜45kw;传动比较大,适用于短期工作若采用摆线针轮行星传 动,则适用于功率P<100kw,任何工作制度,其传动效率为n=0.90〜0.97目前应用较广泛, 但制造精度要求较高,且高速轴转速nx<1500r/min二、按齿轮啮合方式进行分类的方法如前所述,按照原机械工业部关于行星齿轮减速器标准JB1977—1976,国内已采用 了将行星齿轮传动按其啮合方式的不同来进行分类该分类方法通常采用了如下的基本代 号:N——内啮合齿轮副;W——外齿合齿轮副;G——同时与两个中心轮相啮合的公共齿轮根据行星齿轮传动所具有的啮合方式,可以把行星齿轮传动类型分为:NGW——具有内啮合和外啮合,同时还具有一个公共齿轮的行星齿轮传动;NW 具有一个内啮合和一个外啮合的行星齿轮传动;WW——具有两个外啮合的行星齿轮传动;NN——具有两个内啮合的行星齿轮传动;NGWN——具有两个内啮合和一个外啮合,同时还具有一个公共齿轮的行星齿轮传 动;N 仅具有一个内啮合的行星齿轮传动例如,图1-2 (a)所示的2Z-X型负号机构(ixvO)行星齿轮传动,其传动代号为A bo AX由于该行星传动具有c轮与b轮的内啮合(N)和a轮与c轮的外啮合(W),同时 还有与中心轮A和b轮相啮合的公共齿轮c (G),因此,2Z-X (A)型行星传动的传动类 型为NGW型。
对于2Z-X (B)型传动[见图1-2 (b)],由于它具有一个内啮合(N)和一 个外啮合(W),故其传动类型为NW型仿上,对于图1-2 (c)所示的圆锥齿轮差动行星 传动,由于它具有两个外啮合(W),故可用字母WW表示它的传动类型对图1—3所示的2Z-X型正号机构(ix>0),其传动代号为D b的行星传动〔见图1-3 XA(a)〕,由于它具有两个外啮合(W),故其传动类型为WW传动代号为Exeb (1)和Exeb (2)的行星传动[见图1-3 (b)和1-3 (c)],由于它们均具有两个内啮合(N),故其传动 类型为NNo对于图1-4所示的3Z型行星齿轮传动,即传动代号为3Z (I)、3Z (II)和3Z (III) 型行星传动,由于它们均具有两个内啮合(N)、一个外啮合(W),同时还具有一个公共 齿轮(G),故其传动类型为NGWN型图1-5所示的Z-X-V型行星传动,由于它仅具有 一个内啮合(N),故其传动类型为N型在此讨论行星齿轮传动的传动类型时,还应该说明的是:根据《机械原理》可知,在 前面所讨论的定轴齿轮传动、行星齿轮传动和差动齿轮传动均属于基本齿轮传动可以将 两个或几个基本齿轮传动连接成为一个组合齿轮传动机构。
按照不同的组合方式,可以获 得许多种类的组合行星齿轮传动机构例如,将两2Z-X型行星传动串联起来,则可得到 双级行星齿轮行动(见图8-1)在差动行星齿轮传动[见图1-1 (a)]中,将其中心轮a (或 b)与转臂x之间,或者两个中心轮a、b之间用其他基本齿轮传动将它们组成相互封闭的齿轮传动链,则可获得封闭行星齿轮传动。