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行星轮系

一、行星轮系(周转轮系)的组成

如图所示,齿轮1、3和构件H均绕固定的互相重合的几何轴线转动,齿轮2空套在构件H上,与齿轮1、3相啮合。齿轮2既绕自身轴线自转又随构件H绕另一固定轴线(轴线O-O)公转。齿轮2称为行星轮,构件H称为行星架。轴线固定的齿轮1、3则称为中心轮或太阳轮。

行星轮系的组成

1.按结构复杂程度分类

(1)单级行星轮系:由一个行星架及其上的行星轮与之相啮合的太阳轮所构成的轮系。

(2)多级行星轮系:由两级或两级以上同类型单级行星轮传动机构构成的轮系。

(3)混合行星轮系:由一级或多级行星轮系与定轴轮系所组成的轮系。

2.按太阳轮个数分类

(1)2K-H型行星轮系:由两个太阳轮(2K)和一个行星架(H)所组成。

(2)3K行行星轮系:由三个太阳轮(3K)所组成的行星齿轮传动机构。

(3)K—H—V型行星轮系:由一个太阳轮(K)、一个行星架(H)和一个输出机构组成。

3.按自由度分类

通常将具有一个自由度的行星齿轮系称为简单行星齿轮系。

将具有二个自由度的行星齿轮系称为差动齿轮系。

 
动画
简单行星轮系和差动轮系的组成
 
微课
行星轮系与差动轮系比较

二、行星轮系传动比的计算

(一)转化机构法

现假想给整个行星轮系加一个与行星架的角速度大小相等、方向相反的公共角速度,则行星架H变为静止,而各构件间的相对运动关系不变化。齿轮1、2、3则成为绕定轴转动的齿轮。因此,原行星轮系便转化为假想的定轴齿轮系。

行星轮系的转化

该假想的定轴齿轮系称为原行星轮系的转化机构。转化机构中,各构件的转速如表所示:

转化前后行星轮系各构件转速
构件 行星轮系 转化轮系
1 w1 w1H=w1-wH
2 w2 w2H=w2-wH
3 w3 w3H=w3-wH
H wH wHH=wH-wH=0

因转化轮系为一假想的定轴轮系,故其传动比可按定轴轮系的计算方法求解,进而可求出行星轮系任意两构件的传动比。对于上图轮系,转化机构中1、3两轮的传动比可以根据定轴齿轮系传动的计算方法得出:

i13H=w1Hw3H=w1wHw3wH=Z3Z1
小贴士

(1)AKH三个构件的轴线应互相平行,而且构件1、2、3、H的转速必须能表示实际中其转向的正负,即w1w2w3、wH应带正负号,而不能只带入大小。首先应假定轮系中某轮转动的方向为正方向,则与其同向的取正号带入,与其反向的取负号带入。

(2)公式右边的正负号的确定:假想行星架H不转,变成机架。则整个轮系成为定轴轮系,按定轴轮系的方法确定转向关系。若转化轮系为平面定轴轮系,正负号与定轴轮系传动比公式中的正负号一致;若转化轮系为空间定轴轮系,空间行星轮系的两齿轮AK和行星架H三个构件的轴线应互相平行其正负号应根据转化结构中AK两轮的转向来确定。

(二)多级行星轮系传动比的计算

计算步骤:把整个轮系划分为若干个单级行星轮系,分别列出各单级行星轮系转化传动比的计算。再根据相应的关系求解。

划分单级行星轮系的方法:

(1)找出行星轮(几何轴线运动的齿轮)。

(2)找出行星架(行星架不一定是简单的杆状)。

(3)找出与行星轮相啮合的太阳轮,则太阳轮、行星架、行星轮和机架组成的轮系就是一个单级行星轮系。

三、例题讲解

(一)转化轮系为平面定轴轮系

行星减速器的原理如图所示,已知:z1=100, z2=101, z2’=100, z3=99。(1)试求传动比 iH1。(2)如果将齿数Z3从99换成100,传动比 iH1又变成了多少?

行星减速器

(二)转化轮系为空间定轴轮系

如图所示,已知:z1=48,z2=48,z2’=18,z3=24,n1=250 r/min,n3=100 r/min,转向如图。试求nH的大小和方向。

空间行星轮系
 
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行星轮系组成及传动比计算
 
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空间行星轮系传动比计算
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