行星齒輪傳動原理及結(jié)構(gòu):
我們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、普通機械式變速箱、減速機,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"定軸齒輪傳動。
有定必有動,對應(yīng)地,有一類不那么為人熟知的稱為"行星齒輪"的齒輪,它們的轉(zhuǎn)動軸線是不固定的,而是安裝在一個可以轉(zhuǎn)動的支架(藍色)上(圖中黑色部分是殼體,黃色表示軸承)。行星齒輪(綠色)除了能象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“行星齒輪”。
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。
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,動力從它那里傳入,另一個齒輪作為從動輪,動力從它往外輸出。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。
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:
單排行星齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成為例
(1)行星齒輪機構(gòu)運動規(guī)律
設(shè)太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2和n3,齒數(shù)分別為Z1、Z2、Z3;齒圈與太陽輪的齒數(shù)比為α。則根據(jù)能量守恒定律,由作用在該機構(gòu)各元件上的力矩和結(jié)構(gòu)參數(shù)可導(dǎo)出表示單排行星齒輪機構(gòu)一般運動規(guī)律的特性方程式:
n1+αn2-(1+α)n3=0 和Z1+Z2=Z3