行星齒輪減速機(jī)（行星減速機(jī)）

使用行星齒輪減速機(jī)時(shí)，均勻分布在四周的圓柱齒輪在內(nèi)齒輪和外齒輪之間圍繞一個(gè)同心圓運(yùn)動(dòng)。圓柱齒輪的循環(huán)運(yùn)動(dòng)類似于太陽系中的行星運(yùn)行軌跡。因此，行星齒輪減速機(jī)也叫行星減速機(jī)。

行星減速機(jī)的組件主要分為四個(gè)部分。

包含有內(nèi)齒的外殼稱為內(nèi)齒圈。大多數(shù)情況下，外殼是固定的。驅(qū)動(dòng)的太陽小齒輪位于內(nèi)齒圈的中心且與輸出軸同軸。通常，太陽小齒輪與張緊系統(tǒng)相連，以便機(jī)械連接到電機(jī)軸上。運(yùn)行期間，位于行星架上的行星齒輪在太陽小齒輪和內(nèi)齒圈之間滾動(dòng)。行星架同時(shí)構(gòu)成減速機(jī)的輸出軸。

行星齒輪唯一的功能就是傳遞必要的扭矩。其齒數(shù)不會(huì)影響減速機(jī)的傳動(dòng)比。因此可更改行星齒輪的數(shù)量。增加行星齒輪數(shù)量會(huì)擴(kuò)大負(fù)載的分布面，從而提高可傳遞的扭矩。增加齒嚙合次數(shù)還可以降低輾軋功率。因?yàn)橹恍鑼⒁徊糠挚偣β首鳛檩氒埞β蔬M(jìn)行傳遞，因此行星減速機(jī)的效率極高。在負(fù)載分配方面，行星減速機(jī)相對(duì)于圓柱齒輪減速機(jī)來說具有一定優(yōu)勢(shì)。因此，采用緊湊型結(jié)構(gòu)的行星減速機(jī)可高效傳遞高扭矩。

如果內(nèi)齒圈的尺寸恒定，通過更改太陽輪和行星齒輪的齒數(shù)可實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)比。太陽齒輪越小，傳動(dòng)比越大。一個(gè)行星等級(jí)可實(shí)現(xiàn)約 3:1 至 10:1 的傳動(dòng)比范圍，如果低于或高于該傳動(dòng)比，行星齒輪或太陽齒輪就會(huì)極小。通過在同一內(nèi)齒圈中依次切換多個(gè)行星齒輪，可提高傳動(dòng)比。這種被稱作多級(jí)減速機(jī)。

例如不固定內(nèi)齒圈，而是沿任意旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動(dòng)，可覆蓋行星齒輪減速機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。也可以固定輸出軸，以便通過內(nèi)齒圈測(cè)定扭矩。

行星齒輪減速機(jī)在機(jī)械制造的各個(gè)領(lǐng)域極為重要。

性能強(qiáng)勁，轉(zhuǎn)速高，便于調(diào)整慣性比。使用行星減速機(jī)還可實(shí)現(xiàn)超高的傳動(dòng)比，操作簡便。它具有諸多優(yōu)點(diǎn)，并且采用緊湊型結(jié)構(gòu)，因而被廣泛應(yīng)用到工業(yè)中。

同軸減速機(jī)

針對(duì)同軸減速機(jī)，輸入軸和輸出軸在同一回轉(zhuǎn)軸上。同軸減速機(jī)通常設(shè)計(jì)為齒輪減速機(jī)。存在各種類型的齒輪減速機(jī)。

在一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單的圓柱齒輪減速機(jī)中，各個(gè)圓柱齒輪的軸相互平行且被固定住。輸入軸和輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向根據(jù)齒輪對(duì)的數(shù)量確定，方向既可相同也可相反。

雖然圓柱齒輪減速機(jī)原則上不屬于同軸減速機(jī)，但通過兩個(gè)齒輪對(duì)（總共四個(gè)齒輪）也可實(shí)現(xiàn)同軸。其中兩個(gè)齒輪平行于一根軸。

同軸減速機(jī)的一種特殊類型即行星減速機(jī)。與圓柱齒輪減速機(jī)不同的是，行星減速機(jī)并非所有軸都已固定。其中一個(gè)圓柱齒輪被設(shè)計(jì)為內(nèi)齒。使用行星減速機(jī)時(shí),多個(gè)圓柱齒輪在內(nèi)齒輪和外齒輪之間，圍繞一個(gè)同心圓運(yùn)動(dòng)。因此，行星減速機(jī)通常也稱為行星齒輪減速機(jī)。這類同軸減速機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)規(guī)定了輸入軸和輸出軸的同軸布局。

行星減速機(jī)的另一個(gè)特殊之處在于，無需所有圓柱齒輪都圍繞自身的回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)來傳遞扭矩。通常，內(nèi)齒圓柱齒輪是固定的，因此，輸入和輸出軸的運(yùn)行方向相同。

與簡單的圓柱齒輪減速機(jī)相比，行星減速機(jī)的功率密度極高。通過將扭矩分配到旋轉(zhuǎn)的圓柱齒輪上，從而執(zhí)行多次齒嚙合，達(dá)到極高的功率密度。這樣可實(shí)現(xiàn)緊湊型結(jié)構(gòu)，確保超高的效率。此外，通過同一內(nèi)齒圓柱齒輪中簡單的串行排列即可實(shí)現(xiàn)多級(jí)傳動(dòng)比。根據(jù)每個(gè)行星等級(jí)的單一傳動(dòng)比可得出總傳動(dòng)比。

轉(zhuǎn)速和扭矩的轉(zhuǎn)化類似于圓柱齒輪減速機(jī)。例如，傳動(dòng)比為 10:1 時(shí)，如果扭矩增加 10，則轉(zhuǎn)速減少相應(yīng)系數(shù)。

多級(jí)減速機(jī)

針對(duì)結(jié)構(gòu)簡單的圓柱齒輪減速機(jī)，一個(gè)齒輪對(duì)即構(gòu)成一級(jí)。如果依次切換多個(gè)齒輪對(duì)，則稱之為多級(jí)減速機(jī)。針對(duì)每個(gè)減速機(jī)等級(jí)，逆轉(zhuǎn)輸入軸和輸出軸之間的旋轉(zhuǎn)方向。多級(jí)減速機(jī)的總傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比相乘所得的值。

根據(jù)傳動(dòng)比因素降低或提高驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，與減速傳動(dòng)比或是增速傳動(dòng)比有關(guān)。大多數(shù)應(yīng)用情況下，需要減速傳動(dòng)比，原因在于驅(qū)動(dòng)扭矩與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速相反，與總傳動(dòng)比因素成正比關(guān)系。

傳動(dòng)比小于大約 10:1 時(shí)，單級(jí)圓柱齒輪減速機(jī)具有相應(yīng)的技術(shù)作用。原因在于齒數(shù)的比例。傳動(dòng)比大于 10:1 時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒輪非常小。這會(huì)對(duì)齒輪幾何形狀和可傳遞的扭矩產(chǎn)生負(fù)面影響。

對(duì)于行星減速機(jī)，實(shí)現(xiàn)多級(jí)減速機(jī)的方法異常簡單。只需延長內(nèi)齒圈并串行排列多個(gè)單獨(dú)的行星等級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)兩級(jí)減速機(jī)或三級(jí)減速機(jī)。例如，行星減速機(jī)的 20:1 傳動(dòng)比是由單一傳動(dòng)比 5:1 和 4:1 相乘所得的值。行星支架中的是太陽齒輪，而非驅(qū)動(dòng)軸，這類齒輪驅(qū)動(dòng)下列行星等級(jí)。通過進(jìn)一步延長內(nèi)齒圈并繼續(xù)提高行星等級(jí)，可實(shí)現(xiàn)三級(jí)減速機(jī)。傳動(dòng)比 100:1 由單一傳動(dòng)比 5:1、5:1 和 4:1 相乘所得。原則上，所有單一傳動(dòng)比均能相互組合，從而實(shí)現(xiàn)多級(jí)行星減速機(jī)。通過額外的行星齒輪即可增加可傳遞的扭矩。如果內(nèi)齒圈或外殼被固定住，則輸入軸和輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向始終相同。

減速機(jī)等級(jí)數(shù)量增加，總減速機(jī)的效率降低。傳動(dòng)比為 100:1 時(shí)的效率低于傳動(dòng)比為 20:1 時(shí)的效率。要應(yīng)對(duì)這種情況，在使用多級(jí)減速機(jī)時(shí)，應(yīng)減少驅(qū)動(dòng)級(jí)的功率消耗?？赏ㄟ^降低減速機(jī)密封件的摩擦損失或額外縮小齒輪幾何形狀執(zhí)行驅(qū)動(dòng)級(jí)的方式來實(shí)現(xiàn)。這樣還會(huì)減少慣量，從而有利于動(dòng)態(tài)應(yīng)用。單級(jí)行星減速機(jī)的效率最高。

此外，通過各種類型的齒輪組合也可實(shí)現(xiàn)多級(jí)減速機(jī)。將斜齒輪減速機(jī)與行星減速機(jī)組合即可得到轉(zhuǎn)角型減速機(jī)。此處的總傳動(dòng)比同樣也是單一傳動(dòng)比相乘所得的值。根據(jù)齒輪類型和錐齒輪等級(jí)的規(guī)格，輸入軸和輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向可相反。

轉(zhuǎn)角型減速機(jī)

此類減速機(jī)的特點(diǎn)在于，輸入軸和輸出軸的方向不同。通常，轉(zhuǎn)角型減速機(jī)的輸入和輸出之間的角度可為 90 度。根據(jù)減速機(jī)的類型，軸可在一個(gè)層面上相切或相交于兩個(gè)平行層面，從而實(shí)現(xiàn)軸偏移。

存在不同類型齒輪的轉(zhuǎn)角型減速機(jī)或不同類型齒輪組合而成的轉(zhuǎn)角型減速機(jī)。最常見的減速機(jī)類型是斜齒輪減速機(jī)和蝸輪減速機(jī)。

蝸輪減速機(jī)通過提高單級(jí)傳動(dòng)比，降低效率即可實(shí)現(xiàn)自鎖。同樣，在蝸輪減速機(jī)中，可將輸出軸設(shè)計(jì)為空心軸。

存在各種類型齒輪的斜齒輪減速機(jī)。帶相交軸的斜齒輪減速機(jī)中具有直齒、斜齒或螺旋弧齒錐齒輪。準(zhǔn)雙曲面斜齒輪減速機(jī)中具有螺旋弧齒錐齒輪，軸相交于該齒輪上，實(shí)現(xiàn)軸線偏置。準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)通過錐齒輪等級(jí)實(shí)現(xiàn)的具有技術(shù)意義的傳動(dòng)比范圍大于傳統(tǒng)的錐齒輪。

同樣，斜齒輪減速機(jī)也可與其他類型的減速機(jī)結(jié)合使用。一種常見的應(yīng)用情況是與行星減速機(jī)組合，行星減速機(jī)可前置或后置。從而擴(kuò)展總傳動(dòng)比的范圍，廣泛用于工業(yè)應(yīng)用。

通常，斜齒輪減速機(jī)的效率低于同軸圓柱齒輪減速機(jī)，尤其是與行星減速機(jī)相比時(shí)更低。這是因?yàn)殄F齒輪等級(jí)會(huì)生成高軸向力和徑向力，這些力通過適當(dāng)?shù)妮S承接收。由此增加了功率損耗，在減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)級(jí)中尤其明顯。

傳統(tǒng)錐齒輪的運(yùn)行平穩(wěn)度和可傳遞的扭矩同樣低于圓柱齒輪。而準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)運(yùn)行極為平穩(wěn)并可傳遞極高的扭矩，但錐齒輪等級(jí)中會(huì)產(chǎn)生高軸承負(fù)載。

如果應(yīng)用程序的安裝空間受限或該程序?qū)斎胼S和輸出軸的角度分配有要求，則使用轉(zhuǎn)角型減速機(jī)或斜齒輪減速機(jī)。如果輸出軸用于穿引管線或使用夾緊套件，則可用作空心軸。

斜齒輪減速機(jī)

斜齒輪減速機(jī)可通過直齒、斜齒以及螺旋弧齒錐齒輪實(shí)現(xiàn)。通常，斜齒輪減速機(jī)的軸以 90 度相交，原則上也存在其他相交角度。根據(jù)錐齒輪的安裝情況，輸入軸和輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向可以相同或相反。

最簡單的斜齒輪減速機(jī)類型具有直齒或斜齒錐齒輪。這類齒輪制造成本較低。使用直齒或斜齒錐齒輪只能實(shí)現(xiàn)小的端面嚙合，因而這類斜齒輪減速機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)度較低，可傳遞的扭矩低于其他類型的錐齒輪。斜齒輪減速機(jī)與行星減速機(jī)結(jié)合使用時(shí)，通常，錐齒輪等級(jí)的傳動(dòng)比為 1:1，以便將可傳遞的扭矩最大化。

使用弧齒，即可實(shí)現(xiàn)另一種規(guī)格的斜齒輪減速機(jī)。弧齒錐齒輪可設(shè)計(jì)成螺旋傘齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪。螺旋傘齒輪總接觸比極高，但是由于其特殊結(jié)構(gòu)，制造成本高于直齒或斜齒錐齒輪。螺旋傘齒輪的優(yōu)點(diǎn)在于，既可提高運(yùn)行平穩(wěn)度，也可提高可傳遞的扭矩。使用這類齒輪，還可以提高轉(zhuǎn)速。

錐齒輪在運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生較高的軸向和徑向載荷，由于軸相交，只能在一側(cè)接收這些載荷。如果在多級(jí)減速機(jī)中用作快速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)級(jí)，必須特別注意軸承的使用壽命。此外，與渦輪減速機(jī)不同的是，斜齒輪減速機(jī)無自鎖功能。

在轉(zhuǎn)角型減速機(jī)區(qū)域內(nèi)，斜齒輪減速機(jī)可替代準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)，以降低運(yùn)行成本。

準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)

準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)屬于斜齒輪減速機(jī)這一類。準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)的特點(diǎn)之一是，軸在兩個(gè)相互平行的層面交叉。因此，跟其他斜齒輪減速機(jī)相反，準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)會(huì)發(fā)生軸線偏置。根據(jù)錐齒輪的安裝情況，輸入軸和輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向可以相同或相反。

準(zhǔn)雙曲面錐齒輪屬于螺旋錐齒輪。準(zhǔn)雙曲面錐齒輪的優(yōu)點(diǎn)在于可以通過軸線偏置實(shí)現(xiàn)具有更大螺旋角的小錐齒輪。從而提高齒輪嚙合的重合度。因此，準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)能夠在結(jié)構(gòu)空間相同的情況下，比簡單的螺旋弧齒輪傳輸更多扭矩。另外，通過更大的重合度可以實(shí)現(xiàn)更高的傳動(dòng)比。

準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)以極高的運(yùn)行平穩(wěn)性而著稱。但其不適用于極高轉(zhuǎn)速。一方面，因?yàn)檩S線偏置會(huì)額外引起齒面間的縱向滑移，所以必須采用特殊潤滑油；另一方面，齒面間的反作用力較高，需要使用圓錐滾子軸承來保證軸承在一般的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速下有足夠的使用壽命。由于軸承和密封件會(huì)造成功率損耗，準(zhǔn)雙曲面錐齒輪在多級(jí)減速機(jī)上更適宜充當(dāng)輸出級(jí)。在此所需轉(zhuǎn)速更低，而扭矩相應(yīng)地更高。

單級(jí)準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)具有通過錐齒輪級(jí)即可實(shí)現(xiàn) 3:1 到 10:1 傳動(dòng)比的優(yōu)點(diǎn)。如需更高的傳動(dòng)比，可將準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)與行星減速機(jī)相組合。

由于盤形齒輪直徑較大，準(zhǔn)雙曲面齒輪減速機(jī)特別適合實(shí)現(xiàn)空心軸，前提是需要用輸出軸來穿過管線或使用夾緊套件。通過帶兩個(gè)輸出端的輸出軸可進(jìn)行功率分流。