減速器傳動技術(shù)差動式傳動方案

在差動式傳動方案中，各個齒輪間的相對位置與游星輪系和定軸輪系的差不多，它在游星輪系基礎(chǔ)上，去掉對固定齒輪的約束，使其成為可轉(zhuǎn)動的中心輪，從而與游星架形成了差動旋轉(zhuǎn)，共同成為該傳動方案的輸出端。

差動式傳動方案分為單游星差動式傳動方案和重游星差動式傳動方案。

在徑向尺寸相同時，雙槳差動重游星式方案的傳動比較單槳重游星式方案的大得多。

雙槳傳動方案中，內(nèi)軸軸承的安排是比較困難的。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對它的型式與位置確定必須予以仔細(xì)考慮。

如果將差動式雙槳傳動方案與單槳游星式方案比較，當(dāng)傳動比一定時，前者徑向尺寸小，重量輕、齒輪嚙合的相對速度小、磨損小、效率高;游星齒輪的離心力小，軸承壽命容易保證，無扭矩傳給機匣。然而，由于要使雙槳的轉(zhuǎn)速確定，減速器的構(gòu)造和操縱系統(tǒng)較復(fù)雜。當(dāng)用兩個變距螺槳時，需要兩個轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。如果兩螺槳扭矩相差大，那么還需采用不同的螺槳(扭矩差不大時，采用不同的安裝角即可) 。

在游星式傳動方案中，各個齒輪間的相對位置與定軸輪系差不多，不過它的一個中心輪是不動的。而中間輪用軸裝在與輸出軸聯(lián)接在一起的游星架上，繞中心旋轉(zhuǎn)，因此，中間輪改稱游星輪，既作自轉(zhuǎn)，又作公轉(zhuǎn)。

游星式傳動方案分為單游星式傳動方案和重游星式傳動方案。

這種游星式傳動方案的輸入與輸出軸的轉(zhuǎn)向是相同的。它具有尺寸小、重量輕、傳動比大、效率高等優(yōu)點，故常用于渦槳發(fā)動機上。但須注意的是，由于游星架的轉(zhuǎn)，離心力所加給游星齒輪軸承的載荷可達其總載荷的80%左右，并且過高的轉(zhuǎn)速還會引起游星架的風(fēng)阻和攪拌潤滑等損失，致使整個減速器效率急劇下降，故而游星架的轉(zhuǎn)速不宜過大 。

簡單傳動是由一對齒輪嚙合而成，可以是外嚙合的，也可以是內(nèi)嚙合的，一般情況下，它們的輸入軸與輸出軸均呈平行的，有時稱為平行軸式，如果要使輸入軸與輸出軸呈同心式的，那么它們的轉(zhuǎn)軸數(shù)起碼有三根。可見，它是由兩級簡單傳動串聯(lián)而成，這種同心的簡單式傳動又稱為定軸傳動輪系，它由兩個中心輪與若干個中間輪組成，有時稱為恒星型式。它能實現(xiàn)多路并聯(lián)的傳動，減少每對嚙合齒的受力。

同樣外廓尺寸時，內(nèi)外嚙合傳動可以獲得較大的轉(zhuǎn)動比，但因采用了內(nèi)齒輪，在加工和中間軸的支承方面都是比較復(fù)雜的。

渦軸發(fā)動機體減的傳動比不太大，但轉(zhuǎn)速卻很高，為使結(jié)構(gòu)簡單和效率高，趨于采用外嚙合的簡單式傳動 。

齒輪減速器是航空發(fā)動機驅(qū)動螺槳和旋翼必不可少的部件，它是渦槳發(fā)動機、渦軸發(fā)動機和直升機旋翼傳動系統(tǒng)的組成部分。它的一端與發(fā)動機的轉(zhuǎn)子或動力渦輪相聯(lián)，另一端與螺槳或旋翼相接。

盡管減速器的傳動方案是多樣的，但是它們不外乎為簡單式、游星式、差動式三種基本形式，以及它們的不同組合。航空發(fā)動機減速器傳動方案取決于發(fā)動機的型式與傳動對象。渦槳發(fā)動機減速器通常設(shè)置在發(fā)動機的前面，渦軸發(fā)動機體減的部位主要取決于直升機與發(fā)動機的總體安排，有的在前，有的在后，有的甚至設(shè)置在發(fā)動機的中間 。

組合式傳動方案是將簡單式、游星式與差動式傳動方案按不同順序與方式組合而成，從而獲得各種各樣復(fù)雜的傳動方案。

常見的有簡單-游星組合的雙極傳動方案、兩個單游星組合的雙極傳動方案、封閉差動式傳動方案和封閉差動雙槳傳動方案 。

在選定傳動方案后，需要確定各齒輪的齒數(shù)與模數(shù)。齒數(shù)的確定除了不允許在加工時齒根出現(xiàn)過度切削以外，對于同心式減速器，還應(yīng)滿足以下四個條件:

(1)保證實現(xiàn)給定的傳動比。

(2)保證與若干個中間輪(或游星輪)嚙合的兩個中心輪的軸線重合，即滿足同心條件。

(3)保證各中間輪(或游星輪)能夠均勻地裝人兩中心輪之間，即滿足安裝條件。

(4)保證各中間輪(或游星輪)不致互相碰撞，即滿足鄰接條件。

此外，為了改善輪齒的嚙合工作條件，對于相互嚙合的齒輪，它們的輪齒數(shù)目最好沒有公約數(shù) 。2100433B

杯型系列諧波傳動減速器

帽型系列諧波傳動減速器

超薄型系列諧波傳動減速器

高扭矩型系列諧波傳動減速器

圖冊《最簡單的諧波減速器》第一張圖表示出一種最簡單的諧波傳動減速器基本結(jié)構(gòu)，第二張圖表示諧波傳動工作原理圖。

它主要由三個基本構(gòu)件組成：

（1）帶有內(nèi)齒圈的剛性齒輪（剛輪）；

（2）帶有外齒圈的柔性齒輪（柔輪）；

（3）波發(fā)生器H。

作為減速器使用，通常采用波發(fā)生器主動、剛輪固定、柔輪輸出形式。

波發(fā)生器H是一個桿狀部件，其兩端裝有滾動軸承構(gòu)成滾輪，與柔輪1的內(nèi)壁相互壓緊。柔輪為可產(chǎn)生較大彈性形變的薄壁齒輪，其內(nèi)孔直徑略小于波發(fā)生器的長軸。波發(fā)生器是使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形的構(gòu)件。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪后，迫使柔輪的剖面由原先的圓形變成橢圓形，其長軸兩端附近的齒與剛輪的齒完全嚙合，而短軸兩端附近的齒則與剛輪完全脫開。周長上其他區(qū)段的齒處于嚙合和脫離的過渡狀態(tài)。當(dāng)波發(fā)生器沿圖示方向連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪的變形不斷改變，使柔輪與剛輪的嚙合狀態(tài)也不斷改變，由嚙入、嚙合、嚙出、脫開、再嚙入……，周而復(fù)始地進行，從而實現(xiàn)柔輪相對剛輪沿波發(fā)生器H相反方向的緩慢旋轉(zhuǎn)。工作時，固定剛輪，由電機帶動波發(fā)生器轉(zhuǎn)動，柔輪作為從動輪，輸出轉(zhuǎn)動，帶動負(fù)載運動。在傳動過程中，波發(fā)生器轉(zhuǎn)一周，柔輪上某點變形的循環(huán)次數(shù)稱為波數(shù)，以 n 表示。常用的是雙波和三波兩種。雙波傳動的柔輪應(yīng)力較小，結(jié)構(gòu)比較簡單，易于獲得大的傳動比。故為應(yīng)用最廣的一種。

諧波齒輪傳動的柔輪和剛輪的齒距相同，但齒數(shù)不等，通常采用剛輪與柔輪齒數(shù)差等于波數(shù)，即

z2－z1=n

式中 z2、z1--分別為剛輪與柔輪的齒數(shù)。

當(dāng)剛輪固定、發(fā)生器主動、柔輪從動時，諧波齒輪傳動的傳動比為

i=-z1/(z2-z1)

雙波傳動中，z2－z1=2，柔輪齒數(shù)很多。上式負(fù)號表示柔輪的轉(zhuǎn)向與波發(fā)生器的轉(zhuǎn)向相反。由此可看出，諧波減速器可獲得很大的傳動比。

1．承載能力高 諧波傳動中，齒與齒的嚙合是面接觸，加上同時嚙合齒數(shù)（重疊系數(shù)）比較多，因而單位面積載荷小，承載能力較其他傳動形式高。

2．傳動比大 單級諧波齒輪傳動的傳動比，可達 i=70～500。

3．體積小、重量輕。

4．傳動效率高、壽命長。

5．傳動平穩(wěn)、無沖擊，無噪音，運動精度高。

6．由于柔輪承受較大的交變載荷，因而對柔輪材料的抗疲勞強度、加工和熱處理要求較高，工藝復(fù)雜。

諧波減速器在國內(nèi)于六七十年代才開始研制，已有不少廠家專門生產(chǎn)，并形成系列化。廣泛應(yīng)用于電子、航天航空、機器人等行業(yè)，由于它的獨特優(yōu)點，在化工行業(yè)的應(yīng)用也逐漸增多。