行星齿轮减速器效率及自锁分析

朱正平

【摘要】行星齿轮机构占有的空间比较小、稳定地传动比以及传动平稳和效率高，不但可以作用于大功率、高速，而且适合使用在低速的机械装置中。以行星齿轮减速器为研究对象，优化设计时可以将齿轮的强度作为约束条件。在行星齿轮减速器中，自锁的条件可以用轮系效率来判断。

【关键词】行星齿轮；减速器；优化设计；自锁

1.引言

行星齿轮工作过程中，采用正确的齿数，获得的效率高、使用的期限延长以及传动更加可靠。行星齿轮机构的设计的工作任务艰巨，而且用普通的设计方法只能够满足一般的工作要求。所以，用体积最小的原理对行星齿轮减速器进行优化设计。

2.行星齿轮减速器结构概述

行星齿轮是被装配在一个可以自由转动的行星杆上，能够围绕自身的轴线转动，与此同时，还可以绕着行星杆转动。

由于行星杆的存在，导致了转动轴的动力的输入及输出。从而可以充分利用这一特性，使离合器在适当的时候固定某一条轴的运转，剩下的轴继续转动，这就导致了相互啮合的齿轮之间的传动有很多的配合。自动变速箱就是利用行星齿轮的这种特点，改变离合器相对运动的关系获得不同的传动比，使得速度得到一定的调节。

3.行星齿轮减速器效率的优化分析

在一个行星杆和两个太阳轮的行星轮系中，行星轮系的传动效率影响着减速器的整体的效率。一般采用“行星轮系转化法”，首先需要弄清楚周转轮系和定轴轮系在效率方面的应有内在关系，以此来计算周转轮系的效率的方法。

3.12K-H型行星齿轮系统的传动效率

行星齿轮传动系统的传动效率与功率的传递相关，选择齿轮系统的不同构件作为主动件，功率的传递的方向不同，相对应的功率的平衡方程也不相同。图1为周转轮系，分别以行星杆H和太阳轮1为主动构件，得到对应的行星齿轮传动系统的效率计算公式。如表1。

3.2行星齿轮减速器的效率分析

1）当时，行星齿轮系为负号机构，这时不管以太阳轮为主动件还是行星杆为主动件，行星轮系的效率一般要大于转化机构的效率。但是，想要运用负号機构达到较大的减速传动比，最主要的是加大行星齿轮减速器的转化机构的传动比。

2）当时，行星齿轮传动系统为正号机构。当时，行星齿轮系统的效率随着的变大而变大，然而不会比大。当正号机构被应用在减速装置时，即使在行星齿轮减速机构的减速比很大的情况下，减速机构都不会发生自锁的现象。

4.行星齿轮（Planetary Gear Trains）传动自锁条件分析

如果传动的输入部件、输出部件以及固定部件，它们分别用字母表示为A、B和C。行星齿轮减速器的传动中，A部件仅仅能够作为输入部件，B仅仅能够作为输出部件，输入和输出部件不能够相反。这样的传动称为行星齿轮的自锁。

在行星齿轮传动机构的设计过程中，不仅要分析变换A，B-C，而且变换B，A-C。怎样才知道齿轮机构是否自锁，在什么样的条件下自锁才会发生，一定要弄清楚效率的两个公式的转换，那么转换机构的实际的传动效率自锁时等于零，但是公式中的效率的乘积应该小于零。即：（1）

4.1行星齿轮传动中四构件的自锁

5.结语

行星齿轮减速器的加工制造技术越来越完善，因此被广泛地应用在自动减速器中。在不改变齿轮设计强度的条件下，改变齿轮中心距、获得恒定的传动比，与此同时也可以减少减速器的结构尺寸。通过优化结果分析可知，对行星齿轮减速器的设计与制造提供了参考。

参考文献

[1]罗名估.行星齿轮机构[M].北京：高等教育出版社，1984.