行星齒輪傳動的定義及特點
齒輪傳動在各種機器(qì)和機械設備中已獲得了(le)較廣泛的應用。例如(rú),起重機械、工程機械、冶金(jīn)機械、建築機械、石油機械、紡織機械、機床、汽車、飛機、火(huǒ)炮、船舶和儀器(qì)、儀表中均采用了(le)齒輪傳動。在上(shàng)述各種機器(qì)設備和機械傳動裝置中,為(wèi)了(le)減速、增速和變速等特殊用途,經常采用一(yī)系列互相齧合的齒輪所組成的傳動系統,在《機械原理(lǐ)》中,便将上(shàng)述的齒輪傳動系統統稱之為(wèi)輪系。
一(yī)、行星齒輪傳動的定義
輪系可由各種類型的齒輪副組成。由錐齒輪、螺旋齒輪和蝸杆輪組成的輪系,稱為(wèi)空間(jiān)輪系;而由圓柱齒輪組成的輪系,稱為(wèi)平面系統。本書主要討(tǎo)論平面輪系的設計問題。
根據齒輪系運轉時(shí)其各齒輪的幾何軸線相對位置是否變動,齒輪傳動分(fēn)為(wèi)兩大類型。
1.普通齒輪傳動(定軸輪系)
當齒輪系運轉時(shí),如(rú)果組成該齒輪系的所有齒輪的幾何軸線位置都是固定不變的,則稱為(wèi)普通齒輪傳動(或稱定軸輪系)。在普通齒輪傳動中,如(rú)果各齒輪副的軸線均互相平行,則稱為(wèi)平行軸齒輪傳動;如(rú)果齒輪系中含有一(yī)個(gè)相交軸齒輪副或一(yī)個(gè)相錯軸齒輪副,則稱為(wèi)不平行軸齒輪傳動(空間(jiān)齒輪傳動)。
2.行星齒輪傳動(行星輪系)
當齒輪系運轉時(shí),如(rú)果組成該齒輪中至少有一(yī)個(gè)齒輪的幾何軸線位置不固定,而繞着其他齒輪的幾何軸線旋轉,即在該齒輪系中,至少具有一(yī)個(gè)作(zuò)行星運動的齒輪,如(rú)圖1(a)所示。在上(shàng)述齒輪傳動中,齒輪a、b和構件x均繞幾何軸線OO轉動,而齒輪c是活套在構件x的軸Oc上(shàng),它一(yī)方面繞自身(shēn)的幾何軸線Oc旋轉(自轉),同時(shí)又随着幾何軸線Oc繞固定的幾何軸線OO旋轉(公轉),即齒輪c作(zuò)行星運行;因此,稱該齒輪傳動為(wèi)行星齒輪傳動,即行星輪系。
行星齒輪傳動按其自由度的數目可分(fēn)為(wèi)以下(xià)幾種。
(1)簡單行星齒輪傳動 具有一(yī)個(gè)自由度(W=1)的行星齒輪傳動,如(rú)圖1(b)所示。對于簡單行星齒輪傳動,隻需要知道其中一(yī)個(gè)構件的運動後,其餘各構件的運動便可以确定。
(2)差動行星齒輪傳動 具有兩個(gè)自由度(W=2)的行星齒輪傳動,即它是具有三個(gè)可動外接構件(a、b和x)的行星輪系[見圖1(a)]。對于差動行星齒輪傳動,必須給定兩個(gè)構件的運動後,其餘構件的運動才能(néng)确定。
在行星齒輪傳動中作(zuò)行星運動的齒輪c,稱為(wèi)行星齒輪(簡稱為(wèi)行星輪)。換言之,在齒輪系中,凡具有自轉和公轉的齒輪,則稱為(wèi)行星輪,如(rú)圖1中所示齒輪c。僅有一(yī)個(gè)齒圈的行星c,稱為(wèi)單齒圈行星輪[見圖1和圖2(a)];帶有兩個(gè)齒圈的行星輪c-d,稱為(wèi)雙齒圈行星輪[見圖2(b)和圖3]。
在行星齒輪傳動中,支承行星輪c(或c-d)并使它得到公轉的構件,稱為(wèi)轉臂(又稱為(wèi)系杆),用符号x表示。轉臂x繞之旋轉的幾何軸線,稱為(wèi)主軸線,如(rú)軸線OO。在行星齒輪傳動中,與行星齒輪相齧合的,且其軸線又與主軸線OO重合的齒輪,稱為(wèi)中心輪;外齒中心輪用符号a或b 表示,内齒中心輪用符号b 或e表示。最小的外齒中心輪a又可稱為(wèi)太陽輪。而将固定不動的(與機架連接的)中心輪,稱為(wèi)支持輪,如(rú)圖1(b)中所示的内齒輪b.
在行星齒輪傳動中,凡是其旋轉軸線與主軸線OO相重合,并承受外力矩的構件,稱為(wèi)基本構件,如(rú)圖1-1中的中心輪a、b和轉臂x。換言之,所謂基本構件就(jiù)是在空間(jiān)具有固定旋轉軸線的受力構件;其中也(yě)可能(néng)是固定構件,如(rú)圖1(b)中與機架相連接的内齒輪b.而差動行星齒輪傳動[見圖1(a)]就(jiù)是具有三個(gè)運動基本構件的行星齒輪傳動。在其三個(gè)基本構件中,若将内齒輪b固定不動,則可得到應有十分(fēn)廣泛的,輸入件為(wèi)中心輪a或轉臂x,輸出件為(wèi)轉臂x或中心輪a的行星齒輪傳動[見圖1(b)]。仿上(shàng),當中心輪a固定不動時(shí),則可得到輸入件為(wèi)内齒輪b或轉臂x,輸出件為(wèi)轉臂x或内齒輪b的行星齒輪傳動。當轉臂x固定不動時(shí),則可得到所有齒輪軸線均固定不動的普通齒輪傳動,即定軸齒輪傳動。由于該定軸齒輪傳動是原來(lái)行星齒輪傳動的轉化(huà)機構,故又稱之為(wèi)準行星齒輪傳動,如(rú)圖書1(c)所示。
為(wèi)了(le)便于對上(shàng)述行星齒輪傳動進行研究分(fēn)析,本書特将差動行星齒輪傳動(W=2)、行星齒輪傳動(W=1)和準行星齒輪傳動,統稱為(wèi)行星齒輪傳動。