行星架
行星齒輪傳動裝置的主要構件
當行星輪作為基本構件時,它是機構中承受外力矩最大的零件。行星輪的結構設計和製造對各個行星輪間的載荷分配以至於傳動裝置的承載能力、雜訊和振動等有很大影響。
其常見結構形式有雙側板整體式、雙側板分開式和單側板式三種。雙側板整體式的剛性好。這種結構如果採用整體鍛造則切削加工量很大,因此可用鑄造和焊接方法得到結構和尺寸接近成品的毛坯,但應注意消除鑄造或焊接缺陷和內應力,否則將影響行星架的強度、加工質量及使用時可能產生變形。
因這時行星輪直徑較小,行星輪軸承往往要裝在行星架兩側壁板上,使行星架外徑大於內齒頂圓直徑;行星架側板中心的孔徑小於太陽輪。
行星架的結構形式,在很大程度上取決於使用功能,製造行星架的方法和行星齒輪減速器的裝配條件等。合理的行星架結構應當是外廓尺寸小、重量輕,能保證行星輪間的載荷均勻分配及載荷沿嚙合齒寬均勻分佈,並具有良好的加工工藝和裝配工藝,使行星齒輪傳動具有高的承載能力,較小的振動和噪音。
目前,行星齒輪傳動中,常用的行星架結構有以下幾種類型:
(1)整體框架式結構
行星輪數目大於2的傳動中,行星架通常是由兩塊環形側板1和2(或稱雙壁)其間用均布的撐柱(亦稱連接板)聯接起來而組成的空間框架結構。撐柱的數目等於行星輪數目,撐柱的橫向尺寸由行星輪尺寸來決定。行星輪軸承一般均安裝在行星輪內,此時採用這種行星架結構較為適宜,否則由於傳動比小,則行星輪直徑小,為保證行星輪軸承有一定使用壽命,就迫使將軸承布置在側板中,導致行星架側板厚度增加,因而傳動的軸向外廓尺寸也增加。整體框架式結構的剛度好,對熱膨脹影響較小,因而獲得最廣泛的應用。
(2)焊接結構和鑄造結構
若行星架用整體鍛件來製造,加工過程中不僅切削量大,而且大量金屬變成切屑,材料耗費較多。因此行星架毛坯可以由焊接或鑄造來得到。這時毛坯尺寸在很大程度上接近於行星架的實際尺寸。製造焊接或鑄造結構的行星架時,應在工藝過程中規定有消除內應力的工序,否則,在機械加工過程中,以及在傳動運轉過程中,行星架可能產生較大的變形。焊接結構的行星架常在單件生產時採用。
(3)側板可拆的懸臂式結構
對於模鍛的行星架,可採用一邊側板可拆卸的懸臂式結構。為了裝配方便,行星架可採用側板不帶軸徑懸臂式結構,以及帶可拆軸頸或可拆側板的組合式結構。這種行星架由鍛壓零件裝配而成,組合式結構的應用主要與行星齒輪傳動的裝配工藝有關。
(4)單側板行星輪軸;懸臂的整體式結構
為了獲得較小外廓尺寸的行星齒輪傳動,必須最大限度地增加行星輪的數目。這將迫使取消行星架的撐柱,而採用只有一個側板且行星輪軸懸臂的整體式行星架結構。這種結構的剛度可用環形筋來加強,但比雙側板整體框架式結構剛度小。
(5)組合式結構
在重載行星齒輪傳動中,這種結構的特點是從撐柱中間部分輸入或輸出扭矩,安轉行星輪軸的構件的結構是對稱的,這時若行星架撐柱和側板變形,也下會產生行星輪軸線相對於中心輪軸線偏斜,從而保證載荷沿嚙合齒寬均勻分佈。
行星架的結構應滿足以下要求:
(1)應有足夠的強度。因為行星架承受由齒輪傳來的載荷,並把全部功率傳到輸出軸。
(3)應有一定的剛度。行星架的剛度應該這樣來選擇,使其保證行星輪同太陽輪和內齒圈嚙合時輪齒正確接觸。因為行星架在載荷作用下產生變形,將導致行星輪軸線相對中心輪軸線傾斜,使載荷向嚙合齒寬一端集中,造成載荷沿齒寬不均勻分佈。這種情況應當在選擇行星架結構時,通過加強結構剛度來解決,也可通過加工工藝來改善。現今高柔性行星架已經被採用,它有利於行星輪間載荷達到均勻分配。