Егоров О.С., Подураев Ю.В. - Мехатронные модули. Расчет и конструирование (1053456), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Сателлиты обкатываются по центральным колесам, имеющим внешнее или внутреннее зацепление. Оси сателлитов закреплены в водиле и вращаются вместе с ним вокруг центральной оси. В современном машиностроении и в мехатронных модулях в частности, планетарные зубчатые передачи находят широкое применение. Это объясняется их компактностью и малой массой, реализацией больших передаточных отношений, малой нагрузкой на опоры, большим коэффициентом полезного действия (КПД), высокой кинематической точностью, жесткостью и надежностью. Однако при проектировании планетарных зубчатых передач следует учитывать их недостатки: конструктивную сложность, повышенные требования к точности изготовления и монтажа, снижение коэффициента полезного действия при увеличении передаточного отношения.
В зависимости от порядка наложения связей на звенья планетарные передачи могут использоваться как для суммирования нескольких вращательных движений, так и для их разделения между несколькими ведомыми валами. Принцип работы различных планетарных передач. Простейшая планетарная передача (рис. 4.4) состоит из центрального солнечного зубчатого колеса 1 с наружными зубьями, центрального корончатого зубчатого колеса Э с внутренними зубьями, сателлитов 2 с внешними зубьями, которые входят в зацепление одновременно с солнечным и корончатым колесами, н водила Н, на котором расположены оси сателлитов [401. При закрепленном корончатом колесе 3 (вз=0) вращение солнечного колеса ! с угло- вой скоростью и~ вызывает вращение сателлитов 2 относительно собственных осей с угловой скоростью ып что вызывает качение сателлитов 2 по корончатому колесу 3 и приводит ( ~зз к их перемещению по Рис.
4.4 круговой орбите радиуса Ян, а соответственно и водила Н с угловой скоростью хн. Сателлиты совершают вращение относительно водила со скоростью жз =ю,-в и вместе с водилом совершают переносное н движение. Их движения напоминают движения планет и поэтому передачу называют планетарной. Основными звеньями планетарной передачи являются те, которые воспринимают внешние моменты. Такими звеньями являются солнечные и корончатые колеса, то есть два центральных колеса (2К) и водило Н.
Сокращенное обозначение такого планетарного механизма 2К-Н. Планетарный механизм 2К-Н наиболее распространен, так как имеет высокий коэффициент полезного действия и технологичную конструкцию. Схема планетарной передачи с одним внутренним и одним внешним зацеплениями представлена на рис. 4.5. Планетарная передача имеет три основных звена 1, 3 и Н(2К-Н), обладает высоким КПД, сравнимым с КПД планетарной передачи, выполненной по схеме рис. 4.4, но более сложна по конструкции водила, так как у сателлита два зубчатых венца 2 и 2'. При этом масса рассматриваемой планетарной передачи меньше массы простой двухступенчатой планетарной передачи (рис. 4.4).
Схема планетарного механизма (2К-Н) с двумя внешними зацеплениями изображена на рис. 4.6. Планетарный механизм, выполненный по схеме рис. 4.б, позволяет получать большие передаточные отношения (до 10000) в одной ступени при ведущем водиле, когда разность зубьев колес х,-гз и хз-хг мала. Однако с увеличением передаточного отношения резко уменьшается КПД и плавность вращения тихоходного (выходного) вала. Передача требует высокой степени точности изготовления зубчатых колес, валов, корпуса, подшипников сателлитов. Относительная частота вращения колец подшипников соответствует частоте вращения быстроходного вала (водила), а нагрузка на них соответствует нагрузке тихоходного вала 1. Рис.
4.6 Рос. 4.5 Планетарная передача (2К-Н) с двумя внутренними зацеплениями (рис. 4.7) и со сдвоенными сателлитами (рис. 4.8) характеризуется аналогично предыдущей планетарной передаче. Рос. 4.7 В планетарной передаче 3К с тремя центральными колесами 1, 3, 4 (рис. 4.9) водило Н служит только для поддержания осей сателлитов 2 и 2' и в некоторых случаях (при сз=ст) как конструктивный злемент может отсутствовать.
При атом несколько ухудшаются условия работы зацепления, но исключаются подшипники сателлитов, что важно при серийном изготовлении передач. Рекомендуют применять зту передачу при работе с длительными остановками. 2 КПД рассматриваемой планетарной пе- 3 - 4 редачи несколько ниже, чем у двух- или трехступенчатой простейшей планетарной переп1~ 1 1 а дачи (рис. 4.4) при одинаковых передаточных па 1 отношениях, находящихся в пределах 30...100, 1 Нл но зато у нее меньше зубчатых колес и подшипников сателлитов. Это приводит к снижению массы планетарной передачи, которая Рис. 4.9 меньше массы двух- или трехступенчатой простейшей планетарной передачи, имеющей примерно те же габариты, Планетарный механизм К-Н-'г'(рис.
4.!0) имеет три основных звена: центральное колесо 2, водило Н и вал г'. Механизм 3 в виде карданной передачи с передаточным отношением, равным единице, служит для передачи вращения от эксцентрично расположенного сателлита 1 на вал )'. Планетарный механизм с карданной передачей применяют редко. Наиболее широкое применение в технике получил планетарный механизм К-Н-)'с параллельными кривошипами 3 (рис. 4.1!).
Рис. 4. 10 Водило Ни кривошипы 3 имеют одинаковый зксцентриситет. Часто в планетарных механизмах К-Н-'г' в качестве передаточного механизма от сателлита 1 к валу К применяют цевочную передачу 3-4 с передаточным отношением, равным единице (рис. 4.12). Цевочная передача 3-4 состоит из диска 3, в который запрессованы пальцьг (оси) 4, проходящие через отверстия сателлитов 1. При вращении водила И сателлит 1 совершает плоскопараллельное движение, и каждая его точка при закрепленном вале описывает окружность радиуса е. Для «обкатки«пальца по отверстию сателлита диаметр отверстия должен быть равен И, = И„+ 2е.
Для уменьшения ~рения между пальцами 4 и сателлитом 1 на пальцы надевают втулки, 135 которые катятся по поверхности отверстия„вращаясь на пальцах. При этом за размер 4, принимают наружный диаметр втулки. Для сокращения размеров т планетарного механизма К-И- 1' вместо эвольвентного зацепления зубчатых колес 1 и 2 (рис. 4.12) применяют цевочное (рис. 4.13). 'АМ Профиль зубьев (циклои- 1 ду) хг' сателлита 1 выбирают 1. так, чтобы в зацеплении одновременно участвовало несколько цевок 5. Так как система Рис.
4.13 статически неопределима, то для компенсации ошибок изготовления деталей планетарного механизма цевки ставят на податливые оси б (малое поперечное сечение, высокопрочный материал). Зубья сателлитов и цевки подвергают закалке до высокой твердости и шлифуют. Нагрузочную способность механизма определяют по контактной прочности в зацеплении цевок с зубьями сателлитов, а также по долговечности подшипников сателлитов ввиду их большой нагруженности и высокой частоты вращения. При высокой точности изготовления деталей планетарный механизм работает бесшумно и имеет габариты, соответствующие волновому зубчатому механизму, но большую массу и более высокий КЛД.
Передаточные отношения приведенных схем планетарных передач даны в табл. 4.12. Многостунеичатые планетарные механизмы. Многоступенчатые планетарные механизмы применяют в тех случаях, когда реализовать требуемое передаточное отношение одноступенчатой планетарной передачей не представляется возможным. Общее передаточное отношение многоступенчатых планетарных механизмов определяют по зависимости: о где и) — передаточное отношение узй планетарной передачи„л— число планетарных передач. Часто в устройствах небольших размеров многоступенчатые планетарные механизмы набираются последовательным соединением однотипных одноступенчатых передач. Т и б л и 1! и 4.)2 Пе едаточные отношения, КПД, в ащанвщне моменты н частоты в ащення звеньев пнанееавныых не еаач Дчьпаточ пьрьплтт пою Отисонппя Зчачьнло код т! ттаредаточное Отношьниа и нь (зи" нта Частоты аращочип л, об/иин КПд передачи Н Вращающие моментн Т, Нмм *~.
п, -лн -(и, -лн)1,/с, 00 лз лз — пн -(пз — пн) пф л~- .(ь58 ли 41 4.4 0,98... 0,96 „!В,~Ь Зт зт лн нса 4.5 лн «з(1 - тзсзтмсз) лз -пн а(л~ - н)Н/сз л, -лт-лн-Т(лт-лиаз! !нз Веркино знаки аля рис. 9.25, нижнис — лля рис. 9,26 и 9,27 т -т,— 1 (3) (з) и!овщ ля!04 0,85... 0,15 [„ф „~ (н) тз - тз[ „„' - 11 тн(паз!лез, - 1) ((В то 4,7 ион 30„,1003 4.8 0,95... 0,50 и 15,.300 4.9 нчн 50- 2500 й7...!30 и и, 10...70 (з) Вт) яяе 0,90... 0,85 щз таз!за" "зс (й» н7 ' 7'(щс пзь "м лм "н см и!ь ~!д и чю и лз изз лл 0,97. 0,92 (),Уф,У.~ 4.15 и 10...20 '+ пзн т .(1)), Р) Тз То — -ТТ1 1 ь и (н) (н) 3»н).
им "зс ! т -"' От 4.! 0 4.11 4.12 4.13 й-~'и — ' л! 47 43 41'сз ив)--" - —,. и 1 лз 4 . (ь лтт (з) .В и 'ас 1 4)СА сз сь и 3...9 иь„, 4,6 и 2..!9 иоп 9-17 (з) ")н ! (н) (з) етн 1 езз из(( 4- ) (н) 41'им, ттщс ' 1 т, -т и(з) „(3) и(НОТН зт Зи !З) 01 1~ 71(ь(НО!Н "1) 1п(ИЧЗй т, - - тфи(;)к(з)) 1- из ° О14 тн -тч/'( !йй !и'й) тт зч()/("нчпйч) !) Тп("нчпйч 1) '"т-Й З*е"7 пн "" /(' ' з! ) лз пн -(л! -Ан)Н/сз нз -.з -лн --(лз-пн)с~/сз 1 пн -пч— 1-— с! На рис. 4.14 показана схема трехступенчатого планетарного механизма, синтезированного из одноступенчатых передач. Общее передаточное отношение рассматриваемого планетарного механизма равно: 1~-'з ) р), )т) р ) иа = и~н- = и1н 'иги 'иеигде иш, иг„,, и,,',и. — передаточные отношения соответственно 1, 2 р) рз ()) н 3 ступеней.
Рис. 4.14 Рис. 4.15 В многоступенчатых планетарных механизмах корончатые зубчатые колеса 3, 3', 3" одинаковых диаметров объединяют в общий блок. При установке в каждой ступени по три сателлита с целью более равномерного распределения нагрузки между ними промежуточные водила Н, Н', Н" могут быть без центральных опор (рис. 4.14). Если планетарный механизм состоит из нескольких ступеней, имеющих одинаковые передаточные отношения, то передаточное отношение каждой ступени определяют в виде: и) ~й Планетарный механизм (рис. 4.15) составлен из двух простейших планетарных передач (рис. 4.4). В этом механизме остановлено водило Н, а центральные колеса 3 и 3' с внутренними зубьями скреплены в единый блок б и имеют частоту вращения, равную частоте вращения блока.
Коэффициент полезного действия. Коэффициент полезного действия планетарных передач определяют с учетом потерь в зубчатых зацеплениях и подшипниках сателлитов по формуле: )у=1-)и, (4.22) где )и — коэффициент потерь: 138 у ( (и) (н)) ! ' (4.23) »1»'„и- коэффициент потерь в зубчатом зацеплении: 'т'1 1 = 2 34 1 + »» ~»З -+.1 ~ Н,-ъ1 2т 'в»т»-~ 7т '"т (4.25) где Т; — момент трения в 1-м подшипнике: Т, = 0,5»У„Г Д; г(ив внутренний диаметр подшипника; г' — реакция опоры; Яп — коэффициент трения в подшипнике качения. Для радиальных шарикои роликоподшипников Яп=0,02, для конических роликоподшипников Я~=О,08; ю; и л; — угловая скорость и частота вращения кольца 1-го подшипника; в„и л„— угловая скорость и частота вращения водила; Тт — момент на тихоходном (выходном) валу передачи; ьг и лт — угловая скорость и частота вращения тихоходного вала. В проектных расчетах можно принимать Ч»11„'1=0,006...0,008 (для (н) рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
