行星類回轉齒輪箱傳動設計

張琳

（大連電子學校，遼寧 大連 116000）

一、回轉齒輪箱功能

通常情況下，回轉類齒輪箱由電機或液壓馬達作為輸入驅動（該輸入分為單輸入或多輸入兩種情況，即由一臺電機/馬達或多臺電機/馬達驅動），通過一級或多級行星機構串聯式傳動，由輸出小齒輪進行功率輸出。輸出小齒輪通過與在整機上固定安裝的回轉支撐軸承上的齒圈嚙合，使得回轉支撐軸承上安裝的整體機構沿齒圈軸線相對于整機進行旋轉，以達到回轉目的。

二、行星齒輪結構

簡單行星齒輪機構包括一個太陽輪、若干個行星齒輪和一個齒輪圈，傳動示意見圖1，其中行星齒輪由行星架的固定軸支承，允許行星輪在支承軸上轉動。行星齒輪和相鄰的太陽輪、齒圈總是處于常嚙合狀態。行星輪除了可以繞行星架支承軸旋轉外，在有些工況下，還會在行星架的帶動下，圍繞太陽輪的中心軸線旋轉，這就像地球的自轉和繞著太陽的公轉一樣。

三、齒輪箱總速比設計及配齒方法

該類齒輪箱的設計需要根據技術協議、技術規格書或具同等效力的技術文件作為輸入文件，根據輸入文件中提供的齒輪箱工作環境、工況要求、使用壽命、齒輪箱參數、接口尺寸、材料以及重量等相關要求進行齒輪箱的總體方案設計。

（一）總速比計算

（二）行星結構齒輪參數及速比計算

1.行星輪數目與傳動比范圍的關系，見表1。

表1 行星輪數量與傳動比范圍關系

2.配齒需滿足的約束條件

（1）傳動比條件：滿足精度范圍

（5）構型條件：滿足結構尺寸、合理布置連接緊固件、便于安放軸承和密封等元件。

3.模數設計

（1）由強度計算[1]或結構設計確定，并應按《GB/T1357-2008 通用機械和重型機械用圓柱齒輪 模數》[2]選擇標準值。

（2）強度和結構允許條件下，應選取較小的模數。

（3）對軟齒面（HB ≦350）外嚙合的閉式傳動，m=(0.007-0.02)a

對硬齒面（HB>350）外嚙合的閉式傳動，m=(0.016-0.0315)a

(4)在一般動力傳動中，模數不應小于2mm

（三）設計案例分析

案例描述：設計一行星類回轉齒輪箱，總傳動比為100.3。設計步驟如下。

1.初步計算單級平均傳動比。初步估算為三級傳動，平均傳動比

2.初選一級太陽輪和內齒輪齒數。取一級太陽輪齒輪13，一級內齒輪齒輪為53，太陽輪個數為3，一級模數為2.5mm。一級傳動比：

3.根據同心條件，導出一級行星輪齒輪齒數為19。

4.由選擇的齒輪，通過KISSSOFT 軟件計算強度，確定變位系數及齒寬，略。

5.驗證一級傳動鄰接條件。由于2×26.975＜72.746，符合要求。

6.同理可分別得到二級和三級的各齒輪參數，計算過程略，齒數見表2。

表2 各級齒輪參數表

7.驗證整機傳動比。

四、展望

齒輪箱設計過程中面臨設計過程復雜、周期長、創新性不足等問題，設計人員在掌握基本設計方法后，建議從模塊化、系列化、參數化等方面，更新設計理念及手段，保證產品的質量和性能，切實提高國產齒輪箱的核心競爭力。