汽车差速器中的齿轮传动及其类型

图5-1 一个太阳轮的行星轮系

1—太阳轮 2—行星轮

图5-2 两个太阳轮的行星轮系

1、3—太阳轮 2—行星轮

1.行星齿轮传动

常见的齿轮传动装置中，齿轮的轴线一般是固定的，而行星齿轮传动装置中（如图5-1和图5-2所示，通常称为行星轮系），存在着轴线不固定的齿轮2，它绕自身几何轴线O₂转动，又绕固定的几何轴线O₁转动，如同自然界的行星一样，即有自转又有公转，因此齿轮2称为行星轮，齿轮1和齿轮3的几何轴线固定不动，称为太阳轮，支持行星轮做自转和公转的构件H称为行星架。

行星轮系可实现大的传动比，结构紧凑；利用行星轮系可实现运动的合成与分解，图5-3所示为汽车差速器中的行星轮系，它可以实现左右车轮转速不同的运动合成与分解。

图5-3 汽车差速器中的行星轮系

a）结构图 b）运动简图

1、3—太阳轮 2—行星轮

2.渐开线少齿差行星齿轮传动装置

图5-4所示为渐开线少齿差行星轮系。它主要由固定的太阳轮1、行星轮2、行星架H（输入端）、输出轴V及等速比机构W组成。当行星架H高速转动时，行星轮2便做平面回转运动，即一方面绕轴线O₂做公转，一方面又绕其自身轴线O₁做反方向自转，通过等速比机构W将行星轮的转运动同步传给输出轴V。利用周转轮系传动比计算公式可以求得该装置的传动比为

图5-4 渐开线少齿差行星轮系

1—太阳轮 2—行星轮

由上式可知，太阳轮1与行星轮2齿数差越少，传动比i_H2越大。通常，齿数差为1～4，所以称为少齿差行星齿轮传动。

等速比机构W可以采用双万向节、十字滑块联轴器以及销孔式输出机构等。图5-5所示为少齿差行星齿轮传动结构示意图。少齿差行星传动虽然传动比大，但同时啮合的齿数少，承载能力较低，且齿轮必须采用变位齿轮，计算比较复杂。此外其径向受力也较大。

3.摆线针轮行星传动装置

摆线针轮传动是针对渐开线少齿差行星传动的主要缺点而改进发展起来的一种比较新型的传动。摆线针轮行星传动的减速原理、输出机构的形式均与渐开线少齿差行星传动相同，但其齿轮是采用摆线作为齿廓，其机构运动简图如图5-6所示。太阳轮1为针轮（针轮轮齿为带有滚动销套的圆柱销）固定在机壳上；行星轮2的齿轮为摆线齿轮。两轮的齿数相差1，该传动装置的传动比为(www.xing528.com)

图5-5 渐开线少齿差行星齿轮传动结构示意图

1—输入轴 2—行星轮 3—偏心轴 4—内齿轮 5—销轴套 6—销轴 7—输出轴

4.谐波齿轮传动装置

传统的齿轮都是刚性的，能否突破传统的刚性齿轮框框，设计出具有柔性齿轮的传动装置？由此思维发明了谐波齿轮传动。

图5-7所示为谐波齿轮传动装置示意图。它主要由谐波发生器H（相当于行星架）、刚轮1（相当于太阳轮）和柔轮2（相当于行星轮）组成。刚轮1是一个刚性内齿轮，柔轮2是一个容易变形的薄壁圆筒外齿轮，它们的齿距相同，但柔轮比刚轮少一个或几个齿。波发生器由一个转臂和几个滚子组成。通常波发生器H为原动件，柔轮2为从动件，刚轮1固定不动。

图5-6 摆线针轮行星传动

图5-7 谐波齿轮传动

1—刚轮 2—柔轮

但波发生器H转动时，因为柔轮2的内壁孔径略小于波发生器长度，所以迫使柔轮产生弹性变形，其变形面呈椭圆形状。当椭圆长轴两端轮齿进入啮合时，短轴两端轮齿脱开，其余部位的轮齿处于过渡状态。随着波发生器回转，柔轮的长、短轴位置不断改变，使轮齿的啮合和脱开位置不断变化，从而实现运动的传递。该传动装置的传动比为

这种传动可由柔轮直接输出，封闭性好，同时啮合的齿数多，承载能力高，运动精度高，且平稳无冲击，轮齿磨损小、寿命长，传动效率较高，可达0.8～0.9，但对柔轮材料、加工和热处理要求高，工艺复杂，此外其散热条件也较差。

5.牵引驱动增速装置

将图5-2所示齿轮变成无齿的摩擦轮，便形成了图5-8a所示的牵引驱动传动装置，即用特殊牵引剂（也称化学齿轮）驱动的湿摩擦传动装置，并将其用于机床的刀柄的增速。如图5-8b所示为由哈尔滨理工大学于惠力课题组研制的用于铣床或钻床的传动比为1∶8的牵引驱动增速刀柄。

图5-8 牵引驱动赠送刀柄及增速原理图

a）A—A视图（增速原理图） b）增速器实物

1—输入轴（莫氏锥） 2—输出轴 3—外套4—行星轮

该增速刀柄考虑到通用性，采用将牵引驱动和标准的BT系列莫氏锥柄结合，在莫氏锥柄的中间部分加了牵引驱动增速装置，莫氏锥柄就是图a所示的件1，即行星架，刀具轴即图中的件2太阳轮，行星架输入运动，太阳轮2输出运动，通过这一结构，便可以将机床主轴输入转速增大8倍传递给刀具。实现了在一次装夹工件中完成从粗加工到高精加工的全部过程，减小了辅助工时，丰富了普通数控机床和加工中心的刀库，可以在铣床上实现磨削，尤其是异形面的磨削，从而实现以铣代磨。应用于磨具系统的精加工，不但可以大大提高工件的加工精度和表面质量，降低生产成本，还可大大提高生产效率。