行星齒輪減速器效率及自鎖分析

朱正平

【摘要】行星齒輪機構占有的空間比較小、穩定地傳動比以及傳動平穩和效率高，不但可以作用于大功率、高速，而且適合使用在低速的機械裝置中。以行星齒輪減速器為研究對象，優化設計時可以將齒輪的強度作為約束條件。在行星齒輪減速器中，自鎖的條件可以用輪系效率來判斷。

【關鍵詞】行星齒輪；減速器；優化設計；自鎖

1.引言

行星齒輪工作過程中，采用正確的齒數，獲得的效率高、使用的期限延長以及傳動更加可靠。行星齒輪機構的設計的工作任務艱巨，而且用普通的設計方法只能夠滿足一般的工作要求。所以，用體積最小的原理對行星齒輪減速器進行優化設計。

2.行星齒輪減速器結構概述

行星齒輪是被裝配在一個可以自由轉動的行星桿上，能夠圍繞自身的軸線轉動，與此同時，還可以繞著行星桿轉動。

由于行星桿的存在，導致了轉動軸的動力的輸入及輸出。從而可以充分利用這一特性，使離合器在適當的時候固定某一條軸的運轉，剩下的軸繼續轉動，這就導致了相互嚙合的齒輪之間的傳動有很多的配合。自動變速箱就是利用行星齒輪的這種特點，改變離合器相對運動的關系獲得不同的傳動比，使得速度得到一定的調節。

3.行星齒輪減速器效率的優化分析

在一個行星桿和兩個太陽輪的行星輪系中，行星輪系的傳動效率影響著減速器的整體的效率。一般采用“行星輪系轉化法”，首先需要弄清楚周轉輪系和定軸輪系在效率方面的應有內在關系，以此來計算周轉輪系的效率的方法。

3.12K-H型行星齒輪系統的傳動效率

行星齒輪傳動系統的傳動效率與功率的傳遞相關，選擇齒輪系統的不同構件作為主動件，功率的傳遞的方向不同，相對應的功率的平衡方程也不相同。圖1為周轉輪系，分別以行星桿H和太陽輪1為主動構件，得到對應的行星齒輪傳動系統的效率計算公式。如表1。

3.2行星齒輪減速器的效率分析

1）當時，行星齒輪系為負號機構，這時不管以太陽輪為主動件還是行星桿為主動件，行星輪系的效率一般要大于轉化機構的效率。但是，想要運用負號機構達到較大的減速傳動比，最主要的是加大行星齒輪減速器的轉化機構的傳動比。

2）當時，行星齒輪傳動系統為正號機構。當時，行星齒輪系統的效率隨著的變大而變大，然而不會比大。當正號機構被應用在減速裝置時，即使在行星齒輪減速機構的減速比很大的情況下，減速機構都不會發生自鎖的現象。

4.行星齒輪（Planetary Gear Trains）傳動自鎖條件分析

如果傳動的輸入部件、輸出部件以及固定部件，它們分別用字母表示為A、B和C。行星齒輪減速器的傳動中，A部件僅僅能夠作為輸入部件，B僅僅能夠作為輸出部件，輸入和輸出部件不能夠相反。這樣的傳動稱為行星齒輪的自鎖。

在行星齒輪傳動機構的設計過程中，不僅要分析變換A，B-C，而且變換B，A-C。怎樣才知道齒輪機構是否自鎖，在什么樣的條件下自鎖才會發生，一定要弄清楚效率的兩個公式的轉換，那么轉換機構的實際的傳動效率自鎖時等于零，但是公式中的效率的乘積應該小于零。即：（1）

4.1行星齒輪傳動中四構件的自鎖

5.結語

行星齒輪減速器的加工制造技術越來越完善，因此被廣泛地應用在自動減速器中。在不改變齒輪設計強度的條件下，改變齒輪中心距、獲得恒定的傳動比，與此同時也可以減少減速器的結構尺寸。通過優化結果分析可知，對行星齒輪減速器的設計與制造提供了參考。

參考文獻

[1]羅名估.行星齒輪機構[M].北京：高等教育出版社，1984.