行星齿轮传动技术.pdf

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Research Design
研究设计
行弖齿轮传动技
智
摘要/类键词
此齿轮采用2级减速传动,传动简图如图
介绍了行轮戒速箱的机构原理,推导了速比计算公式,并分析了速穎的结
所示。第1级减速装置的3个基本构件(太阳轮a
构特点。比较了行星齿轮曳引机与轮杆引机,无齿轮曳引机在结构、性能和对行星轮g、内齿b)均可运动;第2级减速装暨实
系统其求上的差异。认为行齿轮引机是绿轮解杆克引机的最佳代机型
斥上是2K-H(INGW机构,传动简图如图4所示
关:行齿說曳引机速比轮将曳引机无齿轮克引机
1
Tygeartransmisslon/ Wen ZA
太阳轮a的轴为齿轮箱的输入轴,与电机联接行
A mM星架h是第1级减速装置的输出轴。同时也是第2
ne axpreios of r atio i h framwork f plan tary gear reducer and
级减速装置的输入轴;行星架I轴为齿轮箱的输
pana s b m o h womm r m s that t
compared framw p ma m or ay m A as tha p
出轴,与曳引轮联接,内齿圈b的转速等于行星
Xe F y ar M C r mm- n倍 gchine_架的转速。以下分析齿轮箱的速比关系。
行星齿轮传动把定轴线传动改为动轴线传动,采用功
解分流,用数个行星轮同时承受载荷,合理应用内啮合,以
及采用合理的均载装量,使行星齿轮传动具有许多突出的
优点。这些优点主要是行星齿轮减速箱效率高、体积小、重
量轻、结构紧凑、传追功大、负载能力高、传动比范園
大。止是由于这些优点,行星齿轮传动技术被广泛应用在
后要大减速比但空间较小的场合,如飞机、汽车的标准减
32级传动图
日4第2級速侵动图
速装等。这项技术近10年来开始应用在电梯曳引机上
机构参数定义如下。:齿轮箱整机速比;1:假定内
国内的电梯厂商也开始使用行星齿轮曳引机。配异步电机
齿图b固定,输人轴a相对于输出轴h的速比;:输人轴
的行星齿轮曳引机主要适用于有普通机房的电梯;配同步
h相对于输出轴H的速比;Z:太阳轮a的齿数;N:太
电机的行星齿轮曳引机主要应用于无机房电梯、下置机房阳総a的转速,2:行星轮8的齿数,乙。:内齿圈b的齿
电梯和自动扶梯。
数;M。:内齿圏b的转速Z:太阳轮A的齿数:Z:行
机构分析
星轮G的齿数;石:内齿圈B的齿数;M:行星架h的转
在此对某行星齿轮曳引机的齿轮箱作机构分析,其剖
速,NH:行星架H的转速。
面示意图见图1,机构示意图见图2。
第2级减速装机构分析
机
由2ー(Z/2+Z/Z(Z。/2),得ー(Z+/Z
入极
因此M=NMメ2=Nrx(2。+グ)Z。
第1级减速装置机构分析:由理论力学相对运动的原
理,即“一个机构整体的绝对运动并不影响机构内部各构
件屮间的相对运动”及第2级减速装暨分析结果可得:
ー(N。ーNMい)パ(NMーN)=(2+Z)/Z
由上式可得:N=(Z+ZXNV』ーNソZ+V
日1齿轮示日
日2机构示
减逮有整机减速比:
中电2003,14(657
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IT=N/N =[(Z,+Z,/Z1x N, N,)+N
递大转矩,并且体积小,正符合了曳引机的设计婁求。由
将N=M,M=NHx(Z+/2代人上式,可得
于多个齿轮同时受力,齿轮模数也可以相应地比正齿轮曳
r-={I(2+Zい)/Z1x[NVいx(Z+Z1)ムーN+N}ノNY。引机选用的模数要小一些,每级轮系的速比可以做到3
由上式可得2种表达式。
10。采用2级行星轮系的齿轮箱的速比就可以做到i=20
(1)齿数表达式:irー(Z。+2いメ(Z/Z/Z。+l
40。由于起动惯量和结构上的筒要,第1级减速装置的速
(2)速比表达式:1ァ=1文(らー1)+1=与Xー1+1
比(=3~5)应比第2级的速比(6~8)小,由此第1级齿轮
这2种表达式的实质是一样的,可根据实际计算分析系体积较小,节省的空间正好用于存放润滑油。齿轮箱所
的需要而选用。在设计行星齿轮副时,选择各齿轮的齿数有齿轮密封在一起,只需1个润滑系统,箱体机壳与润滑
和行星轮数目应满足传动比条伴、同轴条件、邻接条件、装油有充分的接触面积,有利于齿轮箱散熱。
配条件和相关附加条件(例如太阳轮和行星轮,行星和
行星齿轮箱采用了斜齿轮技术,与直齿轮制相比,斜齿
内啮圈各啮合制的齿数最好没有公因数;为避免内啮合干轮副的总接触面积增大,可以承受更大的載荷。同时采用高
涉,内齿闘的顶圆器作修正等),齿轮副的设计计算和选择精密加工将隙控制在较小数值内,从而使轮齿在啮合时儿
工作是十分复杂的
乎只是沿着啮合线作滚动运动,没有产生轮齿碰山,避免
2结构分折与性能比较
轮齿磨损及由此引起的振动,提高了静音效果。由于斜齿的
2级行星齿轮系统的特殊设计使齿轮箱长度更短,整原因,齿轮副产生了作用于齿轮上沿轴线方向的轴向力,所
机呈扁平状。如图5所示的是行星齿轮箱速比对降低电机以该齿轮箱成对地使用圆锥滚子轴来承受轴向力
转矩的影响作用。从图中可以看出,即使速比很小也可以
行星齿轮箱的输出设计的很特殊,在行星轮系中该
符合实际使用要求,在20~40这个速比范是转矩和转速输出轴同时是第1级齿轮系的内齿圈和第2级齿轮系的行
的最佳值。乘客电梯的速度大多在1.0~2.5m/s这个范間
星架,对外与曳引轮直接联接;该输出轴直径较大,扭转
使用4极变频电机,对于曳引轮等机械部件的设计、制造刚度高,正好承载大转矩,同时降低了曳引机的共振频率
来说这个速比范也是很合适的。
行星齿轮箱使用的润滑油需具备以下特点:①能在大
转矩一度
载荷、温度较高且变化大的环境下使用;(①有较低的挥发
性,泄漏的回题较小,适合长时间的存储,以适应免维护
的需要。对于行星齿轮曳引机这样精密的减速机,润滑油
提供油膜保护齿面降低磨损避免齿轮副精度降低。但是为
/00
避免因油膜厚度而产生位置误差,该油膜的厚度越小越
800
好。在实际中一般使用粘度为220的高级无硅合成润滑油
400
行星齿轮曳引机自身的缺点
200
(1)设计要求高。行星轮系布紧凑,齿轮箱结构复
102030
杂,各部件关联度商。
速比
(2)加工度要求高。齿轮加工橢度要求高,特别是内
5行星减策速比与装、转矩的关系
齿閣加工较困难,很多时僕要求选配齿轮副
该系列行星齿轮箱的减速比是=21、22、25、31x从
(3)装配要求高。由于是封同式包围结构,齿轮箱中若
5和用其它方法计算都得出相同的结论:配用相同电机有硬金展颗粒或碎片都可能导致齿轮严重磨损;装配前,
速比31的齿轮箱最大输出转矩比速比21的最大输出箱体及各零件必须清洗于净,润滑油也要过滤干浄;各部
转矩高40%以上,所以应用得最广泛的是速比一31的齿轮件的位置、配合公差都需控制好。
箱,速