行星齒輪傳動(dòng)原理及結(jié)構(gòu):
我們熟知的齒輪絕大部分都是轉(zhuǎn)動(dòng)軸線固定的齒輪。例如機(jī)械式鐘表、普通機(jī)械式變速箱、減速機(jī),上面所有的齒輪盡管都在做轉(zhuǎn)動(dòng),但是它們的轉(zhuǎn)動(dòng)中心(與圓心位置重合)往往通過(guò)軸承安裝在機(jī)殼上,因此,它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸都是相對(duì)機(jī)殼固定的,因而也被稱為"定軸齒輪傳動(dòng)。
有定必有動(dòng),對(duì)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(dòng)軸線是不固定的,而是安裝在一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的支架(藍(lán)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(dòng)軸(B-B)轉(zhuǎn)動(dòng)之外,它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸還隨著藍(lán)色的支架(稱為行星架)繞其它齒輪的軸線(A-A)轉(zhuǎn)動(dòng)。繞自己軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為"自轉(zhuǎn)",繞其它齒輪軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)稱為"公轉(zhuǎn)",就象太陽(yáng)系中的行星那樣,因此得名“行星齒輪”。
也如太陽(yáng)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(yáng)輪",如圖中紅色的齒輪。在一個(gè)行星齒輪上、或者在兩個(gè)互相固連的行星齒輪上通常有兩個(gè)嚙合點(diǎn),分別與兩個(gè)太陽(yáng)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(yáng)輪。
軸線固定的齒輪傳動(dòng)原理很簡(jiǎn)單,在一對(duì)互相嚙合的齒輪中,有一個(gè)齒輪作為主動(dòng)輪,動(dòng)力從它那里傳入,另一個(gè)齒輪作為從動(dòng)輪,動(dòng)力從它往外輸出。也有的齒輪僅作為中轉(zhuǎn)站,一邊與主動(dòng)輪嚙合,另一邊與從動(dòng)輪嚙合,動(dòng)力從它那里通過(guò)。
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(shuō),可以有三條轉(zhuǎn)動(dòng)軸允許動(dòng)力輸入/輸出,還可以用離合器或制動(dòng)器之類的手段,在需要的時(shí)候限制其中一條軸的轉(zhuǎn)動(dòng),剩下兩條軸進(jìn)行傳動(dòng),這樣一來(lái),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(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成為例
(1)行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律
設(shè)太陽(yáng)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(yáng)輪的齒數(shù)比為α。則根據(jù)能量守恒定律,由作用在該機(jī)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(jī)構(gòu)一般運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特性方程式:
n1+αn2-(1+α)n3=0 和Z1+Z2=Z3