Эпициклическая передача

Для кольцевой шестерни, используемой в стартовых двигателях, см. Стартовое кольцо .

Эта планетарная передача состоит из солнечной передачи (желтого), планеты (синий) и перевозчика (зеленый) внутри кольцевой передачи (красный)

Эпициклическая передача (также известная как планетарная передача ) представляет собой сборку редуктора , состоящая из двух передач, установленных таким образом, чтобы центр одной передачи («планета») вращается вокруг центра другого («Солнце»). Перевозчик соединяет центры двух шестерни и вращается, чтобы переносить планету (ы) вокруг солнечной передачи. Планета и солнечные шестерни сцепляются так, чтобы их круги шага катились без скольжения. Если солнечная передача удерживается фиксированной, то точка на круге шага планеты прослеживает эпициклоидную кривую.

Эпициклическая передача может быть собрана так, чтобы планетная шестерня на внутренней стороне шкала шага наружного зубчатого кольца или кольцевой шестерни, иногда называемой кольцевой шестерней . Такая сборка планеты, привлекая как солнечное снаряжение, и кольцо, называется планетарной передачей . Выбирая, чтобы удерживать тот или иной компонент - планетарный носитель, кольцевая передача или солнцезащитная передача - стационарно, три разных передач . можно реализовать

Обзор

Красные метки показывают относительное смещение солнечного шестерни и носителя, когда солнечная передача вращается на 180 ° по часовой стрелке, а кольцевая передача удерживается неподвижной.

Эпициклическая шестерня или планетарная передача - это система передач , состоящая из одной или нескольких внешней, или планеты , передачи или шестерни , вращающейся вокруг центрального солнечного механизма или солнечного колеса . Как правило, планеты установлены на подвижной руке или носителе , которая сама может вращаться относительно солнечной передачи. Эпициклические системы передачи также включают в себя использование внешнего кольцевого зубчатого колеса или кольца , которая объединяется с планеты. Планетарные шестерни (или эпициклические передачи) обычно классифицируются как простые или сложные планетарные шестерни. Простые планетарные шестерни имеют одно солнце, одно кольцо, один носитель и один набор планеты. Составные планетарные шестерни включают один или несколько из следующих трех типов структур: сетчатая планета (в сетке есть еще как минимум две планеты друг с другом в каждом планете), ступенчатая планета (существует соединение вала между двумя планетами в в каждая планета поезда) и многоэтапные структуры (система содержит два или более наборов планеты). По сравнению с простыми планетарными передачами, сложные планетарные шестерни имеют преимущества большего соотношения снижения, более высокого отношения крутящего момента к весу и более гибких конфигураций.

Оси всех передач обычно параллельны, но для особых случаев, таких как точилка для карандашей и дифференциалы , их можно размещать под углом, вводя элементы конического снаряжения (см. Ниже). Кроме того, солнце, планета -носитель и кольцевые оси обычно коаксиальны .

Книжное колесо , от Agostino Ramelli's The Diffice и Artificial Machines , 1588

Также доступно эпициклическая передача, которая состоит из солнца, носителя и двух планет, которые сочетаются друг с другом. Одна планета объединяется с солнечным механизмом, а вторая планета объединяется с кольцевой передачей. Для этого случая, когда носитель закреплен, кольцевая передача вращается в том же направлении, что и солнечная передача, обеспечивая изменение направления по сравнению со стандартной эпициклической передачей.

История

Около 500 г. до н. С этой теорией Клавдий Птолемей в Алмагесте в 148 г. н.э. смог приблизительно, наблюдаемые планетарные пути, пересекающие небо. Механизм Антикитера , около 80 г. до н.э., имел передачу, которая была способна тесно соответствовать эллиптическому пути Луны через небеса и даже исправить девятилетнюю прецессию этого пути. (Греки интерпретировали движение, которое они видели, не как эллиптическое, а скорее как эпициклическое движение.)

Во 2 -м веке трактат на АД в « Математическом синтаксисе » (он же Almagest ) Клавдий Птолемей использовал вращающиеся отложенные и эпициклы , которые образуют эпициклические поезда передачи, чтобы предсказать движения планет. Точные предсказания движения Солнца, Луны и Пять планет, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, через небо предполагал, что каждый последовал за траекторией, прослеженной точкой на планете передачи эпициклического поезда. Эта кривая называется эпитрохоидом .

Эпициклическая передача использовалась в механизме антикитера , около 80 г. до н.э., чтобы регулировать отображаемое положение луны для эллиптичности ее орбиты и даже для ее орбитальной апсидальной прецессии . Две направляющие были повернуты вокруг немного разных центров; Один ехал другой, не с помощью зубьев сетки, а с булавкой, вставленной в слот на втором. Когда слот управлял второй передачей, радиус вождения изменился бы, вызывая тем самым ускорение и замедление приводящего шестерни в каждой революции.

Ричард из Уоллингфорда , английский аббат монастыря Св. Олбанса, позже описал эпициклическую передачу для астрономических часов в 14 -м веке. В 1588 году итальянский военный инженер Agostino Ramelli изобрел книжный шейк , вертикально вращающуюся книжную кишку, содержащую эпициклическую передачу с двумя уровнями планетарных шестерни для поддержания надлежащей ориентации книг.

Французский математик и инженер Десаргес разработал и построил первую мельницу с эпициклоидальными зубами c. 1650 .

Требования к невмешательствам

Для того, чтобы зубы передачи планеты правильно закинули как с солнцем, так и с кольцевыми передачами, предполагая $n_{\text{p}}$ Распространенные планет

${\frac {N_{\text{s}}+N_{\text{r}}}{n_{\text{p}}}}=A$

где

$N_{\text{s}},N_{\text{r}}$ количество зубов солнечной передачи и кольцевой передачи соответственно и

$n_{\text{p}}$ количество планетных шестерни в сборке и

$A$ это целое число

Если кто-то должен создать асимметричную рамку носителей с неэклевыми планетными шестернами, скажем, чтобы создать какую-то механическую вибрацию в системе, нужно сделать прорезывание зубов, чтобы вышеупомянутое уравнение соответствовало «воображаемым шестнам». Например, в случае, когда рама носителя предназначена для содержания планетных шестерни, расположенных на расстоянии 0 °, 50 °, 120 ° и 230 °, один из Четыре настоящих.

Соотношения скорости передачи обычной эпициклической передачи

Передовое соотношение системы эпициклической передачи несколько не интуитивно, особенно потому, что существует несколько способов, которыми входное вращение может быть преобразовано в выходное вращение. Четыре основных компонента эпициклической передачи:

• Солнечное снаряжение : центральное снаряжение
• Рама носителя : содержит одну или несколько планетарных передач (и) симметрично и разделенной, все с мешами с солнечной передачей
• Планетная передача (ы): Обычно от двух до четырех периферийных шестерни, все из одинаковых размеров, которые сочетаются между солнечной шестерней и кольцевой шестерней
• Кольцевая передача , лунная шестерня , кольцевая передача или кольцевая передача : внешнее кольцо с зубами, сходящими внутрь.

В этом примере носитель (зеленый) удерживается неподвижным, в то время как солнечная передача (желтая) используется в качестве входного. Анализ предполагает общий модуль проектирования передач. Планетарные передачи (синие) поворачиваются в соотношении, определяемое количеством зубов в каждой передаче. Здесь соотношение - + 24/16 ⁠ ⁠ , или ⁠ + 3/2 ​ ⁠ ; - это означает, что каждая планета поворачивается ⁠ 3/2 ⁠ направлении . Скорость солнечного механизма в противоположном Внешнее кольцо не показано.

Общее передаточное соотношение простого планетарного передачи можно рассчитать с помощью следующих двух уравнений, представляя солнечные планетные и планету-ринг взаимодействия соответственно:

${\begin{aligned}N_{\text{s}}\,\omega _{\text{s}}+N_{\text{p}}\,\omega _{\text{p}}-\left(N_{\text{s}}+N_{\text{p}}\,\right)\,\omega _{\text{c}}&=0\\N_{\text{r}}\,\omega _{\text{r}}-N_{\text{p}}\,\omega _{\text{p}}-\left(N_{\text{r}}-N_{\text{p}}\right)\,\omega _{\text{c}}&=0\end{aligned}}$

где

$\omega _{\text{r}},\omega _{\text{s}},\omega _{\text{p}},\omega _{\text{c}}$ Являются ли угловые скорости , кольцевой передачи солнечной шестерни , планетарных зубчатых колес и рамы носителя соответственно, и $N_{\text{r}},N_{\text{s}},N_{\text{p}}$ Количество зубов кольцевой передачи , солнечной шестерни и каждой планеты соответственно.

из которого мы можем получить следующее:

$N_{\text{s}}\,\omega _{\text{s}}+N_{\text{r}}\,\omega _{\text{r}}=(N_{\text{s}}+N_{\text{r}})\,\omega _{\text{c}}$

$\omega _{\text{s}}={\frac {\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}\,\omega _{\text{c}}-{\frac {\,N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}\omega _{\text{r}}$

$\omega _{\text{r}}={\frac {\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}{N_{\text{r}}}}\,\omega _{\text{c}}-{\frac {\,N_{\text{s}}\,}{N_{\text{r}}}}\,\omega _{\text{s}}$

$\omega _{\text{c}}={\frac {N_{\text{s}}}{\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}}\,\omega _{\text{s}}+{\frac {N_{\text{r}}}{\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}}\,\omega _{\text{r}}$

и

$-{\frac {\,N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}={\frac {\,\omega _{\text{s}}-\omega _{\text{c}}\,}{\omega _{\text{r}}-\omega _{\text{c}}}}$

Только если $\omega _{\text{r}}\neq \omega _{\text{c}}~.$ Во многих эпициклических системах передачи, один из этих трех основных компонентов удерживается стационарным (следовательно, установлен $\omega _{\text{...}}=0$ для любого снаряжения стационарно); Одним из двух оставшихся компонентов является вход , обеспечивающий питание для системы, в то время как последний компонент является выходной , получая питание от системы. Соотношение входного вращения к выходному вращению зависит от количества зубов в каждой из передач и от которого компонент удерживается стационарным.

В качестве альтернативы, в особом случае, когда количество зубов на каждой передаче соответствует отношениям $\,N_{\text{r}}=N_{\text{s}}+2\,N_{\text{p}}\;,$ Уравнение может быть переписано в качестве следующего:

$n\,\omega _{\text{s}}+(2+n)\,\omega _{\text{r}}-2(1+n)\,\omega _{\text{c}}=0$

где

$n={\tfrac {\,N_{\text{s}}\,}{N_{\text{p}}}}\;$ это передаточное число от солнца к планету.

Эти отношения могут быть использованы для анализа любой эпициклической системы, в том числе таких, как гибридные передачи транспортных средств, где два компонента используются в качестве входов с третьим, обеспечивающим выход относительно двух входов.

В одном расположении планетарный носитель (зеленый на диаграмме выше) удерживается неподвижным, а солнечная передача (желтая) используется в качестве входных данных. В этом случае планетарные зубчатые колеса просто вращаются по своим собственным осям (то есть спине) со скоростью, определяемой количеством зубов в каждой передаче. Если у солнечного снаряжения есть $\,N_{\text{s}}\,$ зубы, и у каждого планеты есть $\,N_{\text{p}}\,$ зубы, тогда соотношение равна $-{\tfrac {\,N_{\text{s}}\,}{N_{\text{p}}}}\;.$ Например, если солнечная передача имеет 24 зуба, а каждая планета имеет 16 зубов, то соотношение - + 24/16 ⁠ ⁠ , или ⁠ + 3/2 ​ ⁠ ; - Это означает, что один по часовой стрелке поворот солнечной шестерни производит 1,5 поворота против часовой стрелки каждой из планеты (ы) вокруг его оси.

Вращение планетных шестерни может, в свою очередь, управлять кольцевой передачей (не изображенной на диаграмме), на скорости, соответствующей передача $\,N_{\text{r}}\,$ зубы, затем кольцо будет вращаться $\,{\tfrac {\,N_{\text{p}}\,}{N_{\text{r}}}}\,$ повороты для каждого поворота планетарных шестерни. Например, если кольцевая передача имеет 64 зуба, а планеты 16 зубов, один поворот по часовой стрелке планеты приводит к ⁠ 16/64 ​ ⁠ , или ⁠ 1/4 ⁠ Поворот . кольцевой шестерни по часовой стрелке Расширение этого случая из приведенного выше:

• Один поворот солнечного снаряжения приводит к $\,-{\tfrac {\,N_{\text{s}}\,}{N_{\text{p}}}}\,$ повороты планет
• Один поворот планеты приводит к $\,{\tfrac {\,N_{\text{p}}\,}{N_{\text{r}}}}\,$ повороты кольцевой передачи

Таким образом, с заблокированным планетарным носителем, один поворот солнечной передачи приводит к $\;-{\tfrac {\,N_{\text{s}}\,}{N_{\text{r}}}}\;$ повороты кольцевой передачи.

Кольцевая передача также может быть установлена ​​фиксированной, с входом, предоставленным для перевозчика планеты; Выходное вращение затем производится из солнечной передачи. Эта конфигурация приведет к увеличению передаточного соотношения, равно $\;1+{\tfrac {\,N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}={\tfrac {\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}~.$

Если кольцевая передача удерживается неподвижной, а солнечная передача используется в качестве входа, носитель планеты будет выходом. Передаточное число в этом случае будет $\,1/\left(1+{\tfrac {\,N_{\text{r}}\,}{N_{\text{s}}}}\right)={\tfrac {N_{\text{s}}}{\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}}\;,$ который также может быть написан как $\;N_{\text{s}}:N_{\text{s}}+N_{\text{r}}~.$ Это самое низкое передаточное число, достижимое с эпициклической передачей. Этот тип передачи иногда используется в тракторах и строительном оборудовании, чтобы обеспечить высокий крутящий момент для приводных колес.

В шестернях велосипедных концентраторов солнце обычно стационарно, набирает к ось или даже обрабатывается непосредственно на него. Планетарная шестерня используется в качестве входа. В этом случае передаточное число просто дается ${\tfrac {\,N_{\text{s}}+N_{\text{r}}\,}{N_{\text{r}}}}~.$ Количество зубов в планете не имеет значения.

Составные планеты из велосипедного концентратора Sturmey Archer Am (кольцевая передача удалена)

Ускорения стандартной эпициклической передачи

Из приведенных выше формул мы также можем получить ускорения солнца, кольца и носителя, которые являются:

$\alpha _{\text{s}}={\frac {{\text{N}}_{\text{s}}+{\text{N}}_{\text{r}}}{{\text{N}}_{\text{s}}}}\alpha _{\text{c}}-{\frac {{\text{N}}_{\text{r}}}{{\text{N}}_{\text{s}}}}\alpha _{\text{r}}$

$\alpha _{\text{r}}={\frac {{\text{N}}_{\text{s}}+{\text{N}}_{\text{r}}}{{\text{N}}_{\text{r}}}}\alpha _{\text{c}}-{\frac {{\text{N}}_{\text{s}}}{{\text{N}}_{\text{r}}}}\alpha _{\text{s}}$

$\alpha _{\text{c}}={\frac {{\text{N}}_{\text{s}}}{{\text{N}}_{\text{s}}+{\text{N}}_{\text{r}}}}\alpha _{\text{s}}+{\frac {{\text{N}}_{\text{r}}}{{\text{N}}_{\text{s}}+{\text{N}}_{\text{r}}}}\alpha _{\text{r}}$

Коэффициенты крутящего момента стандартной эпициклической передачи

В эпициклических передачах необходимо известно две скорости, чтобы определить третью скорость. Однако в условиях устойчивого состояния необходимо известно только один крутящий момент, чтобы определить два других крутящих момента. Уравнения, которые определяют крутящий момент:

$\tau _{r}=\tau _{s}{\frac {N_{r}}{N_{s}}}$

$\tau _{r}=-\tau _{c}{\frac {N_{r}}{N_{r}+N_{s}}}$

$\tau _{c}=-\tau _{r}{\frac {N_{r}+N_{s}}{N_{r}}}$

$\tau _{c}=-\tau _{s}{\frac {N_{r}+N_{s}}{N_{s}}}$

$\tau _{s}=\tau _{r}{\frac {N_{s}}{N_{r}}}$

$\tau _{s}=-\tau _{c}{\frac {N_{s}}{N_{r}+N_{s}}}$

где: $\tau _{r}$ - крутящий момент кольца (кольцо), $\tau _{s}$ - крутящий момент солнца, $\tau _{c}$- крутящий момент носителя. Для всех трех это крутящие моменты, применяемые к механизму (входные крутящие моменты). Выходные платежки имеют обратный знак входных крутящих моментов. Эти отношения крутящего момента могут быть получены с использованием закона сохранения энергии. Применяется к одному этапу, это уравнение выражается как:

$\tau _{r}\omega _{r}+\tau _{c}\omega _{c}+\tau _{s}\omega _{s}=0$

В тех случаях, когда передачи ускоряются или учитывают трение, эти уравнения должны быть изменены.

Определенное соотношение поездов с фиксированным перевозчиком

Удобный подход к определению различных соотношений скорости, доступных в планетарной передаче, начинается с учета соотношения скорости передаточного поезда, когда перевозчик удерживается фиксированным. Это известно как соотношение поезда с фиксированным носителем.

В случае простой планетарной передачи, образованной оператором, поддерживающим планету, задействованную солнцем и кольцевой передачей, соотношение поезда с фиксированным носителем вычисляется как соотношение скорости передаточного поезда, образованного солнцем, планеты и кольцевыми передачами. фиксированный перевозчик. Это дано

$R={\frac {\omega _{s}}{\omega _{r}}}=-{\frac {N_{r}}{N_{s}}}.$

В этом расчете планета представляет собой промежуточное снаряжение.

Фундаментальная формула планетарной передачи с вращающимся носителем получается путем признания того, что эта формула остается истинной, если угловые скорости солнца, планеты и кольцевые передачи вычислены относительно угловой скорости носителя. Это становится,

$R={\frac {\omega _{s}-\omega _{c}}{\omega _{r}-\omega _{c}}}.$

Эта формула обеспечивает простой способ определения соотношения скорости для простой планетарной передачи в различных условиях:

1. Отнесенный перевозчик удерживается, ω _c = 0,

${\frac {\omega _{s}}{\omega _{r}}}=R,\quad {\mbox{so}}\quad {\frac {\omega _{s}}{\omega _{r}}}=-{\frac {N_{r}}{N_{s}}}.$

2. Кольцевая передача удерживается фиксированной, ω _r = 0,

${\frac {\omega _{s}-\omega _{c}}{-\omega _{c}}}=R,\quad {\mbox{or}}\quad {\frac {\omega _{s}}{\omega _{c}}}=1-R,\quad {\mbox{so}}\quad {\frac {\omega _{s}}{\omega _{c}}}=1+{\frac {N_{r}}{N_{s}}}.$

3. Солнечная передача удерживается фиксированной, ω _s = 0,

${\frac {-\omega _{c}}{\omega _{r}-\omega _{c}}}=R,\quad {\mbox{or}}\quad {\frac {\omega _{r}}{\omega _{c}}}=1-{\frac {1}{R}},\quad {\mbox{so}}\quad {\frac {\omega _{r}}{\omega _{c}}}=1+{\frac {N_{s}}{N_{r}}}.$

Каждое из соотношения скорости, доступных для простого планетарного передачи, можно получить с помощью полосовых тормозов для удержания и освобождения перевозчика, солнца или кольцевых передач по мере необходимости. Это обеспечивает основную структуру для автоматической коробки передач .

Differial Spur Gear

Дифференциал шестерни, построенный путем вовлечения планеты двух коасных эпициклических передач. Корпус является носителем для этого планетарного поезда.

построен Дифференциал шестерни из двух идентичных коаксиальных эпициклических передач, собранных с одним носителем, так что их планеты задействованы. Это образует планетарную передачу с соотношением с фиксированным перевозчиком r = -1.

В этом случае фундаментальная формула для планетарного поезда передачи,

${\frac {\omega _{s}-\omega _{c}}{\omega _{r}-\omega _{c}}}=-1,$

или

$\omega _{c}={\frac {1}{2}}(\omega _{s}+\omega _{r}).$

Таким образом, угловая скорость носителя дифференциала передачи шестерни - это среднее значение угловых скоростей солнца и кольцевых шестерни.

При обсуждении дифференциала передач Spur, использование термин -кольцевой передачи является удобным способом отличить солнечные шестерни двух эпициклических поездов. Кольцевые шестерни обычно фиксируются в большинстве приложений, так как это расположение будет иметь хорошую сокращением. Вторая солнечная передача служит той же цели, что и кольцевая передача простой планетарной передачи, но явно не имеет внутреннего шестерни, который типичен для кольцевой передачи.

Передаточное число обращенного эпициклического зубчатого колеса

CSS-анимация эпициклической передачи с 56-зубчатой ​​кольцевой шестерней (1), 24-зубной солнечной шестерней (2), носителем с 16-зубными планетарными шестернями заблокированные (3) и прямой привод (4)-числа обозначают относительную угловую скорость

В некоторых эпициклических поездах используются две планетарные шестерни, которые объединяются друг с другом. Одна из этих планет объединяется с солнечным механизмом, другая планета сочетается с кольцевой передачей. Это приводит к тому, что различные соотношения, генерируемые планетарными, а также приводят к вращению солнечной передачи вращения в том же направлении, что и кольцевая передача, когда планета -носитель является неподвижным. Фундаментальное уравнение становится:

$(R-1)\omega _{\text{c}}=R\omega _{\text{r}}-\omega _{\text{s}}$

где $R=-N_{\text{r}}/N_{\text{s}}$

который приводит к:

$\omega _{\text{r}}=\omega _{\text{s}}(1/R)$ Когда перевозчик заблокирован,

$\omega _{\text{r}}=\omega _{\text{c}}(R-1)/R$ Когда солнце заперто,

$\omega _{\text{s}}=-\omega _{\text{c}}(R-1)$ Когда кольцевая передача заблокирована.

Составные планетарные шестерни

Степенная серия Planet Series of Rohloff Speedhub внутренне штук велосипеда с небольшим серией планеты, сетки с солнечным колесом и более крупной серией планеты с кольцом

«Составное планетарное снаряжение»-это общая концепция, и она относится к любым планетарным шестернам, включающим один или несколько из следующих трех типов структур: сетчатая планета (в сетке есть как минимум две или несколько планет друг с другом в каждом планете)) , Stepped Planet (существует соединение вала между двумя планетами в каждом планете) и многоэтапными структурами (система содержит два или более набора планеты).

В некоторых конструкциях используются «ступенчатая планета», в которых есть две шестерни по разным размерам на обоих концах общего вала. Небольшой конец привлекает солнце, в то время как большой конец задействует кольцо. Это может быть необходимо для достижения меньшего шага в передач в передаче, когда общий размер упаковки ограничен. Составные планеты имеют «следы времени» (или «Относительная фаза сетки передач» в техническом термине). Условия сборки сложных планетарных шестерни являются более ограничительными, чем простые планетарные шестерни, И они должны быть собраны в правильной начальной ориентации по отношению друг к другу, иначе их зубы не будут одновременно задействовать солнце и кольцо на противоположных концах планеты, что приведет к очень грубому бегу и короткому жизни. В 2015 году в Технологическом университете Delft, основанный на сцеплении, был разработан вариант дизайна «ступенчатого планета», был разработан в Технологическом университете Делфта, который опирается на сжатие элементов ступенчатой ​​планеты для достижения крутящего момента. Использование тяговых элементов устраняет необходимость «следов времени», а также ограничительные условия сборки, как обычно встречаются. Составные планетарные шестерни могут легко достичь большего коэффициента передачи с равным или меньшим объемом. Например, составные планеты с зубами в соотношении 2: 1 с кольцевой передачей 50T дают тот же эффект, что и кольцо 100 -х, но с половиной фактического диаметра.

Больше блоков планеты и солнечных передач можно размещать в серии в том же корпусе (где выходной вал первой стадии становится входным валом следующей стадии), обеспечивающего более широкое (или меньшее) передаточное число. Так работает большинство автоматических передач . В некоторых случаях несколько этапов могут даже разделять одну и ту же кольцевую передачу, которая может быть расширена по длине передачи, или даже быть структурной частью корпуса более мелких коробок передач.

Во время Второй мировой войны было разработано особое изменение эпициклической передачи для портативного радиолокационного снаряжения, где требовался очень высокий коэффициент сокращения в небольшом упаковке. У этого было две внешние кольцевые шестерни, каждая половина толщины других передач. Один из этих двух кольцевых передач был удерживался фиксированным и имел один зуб меньше, чем у другого. Следовательно, несколько видов оборотов «Солнце» заставили шестерни «планета» завершить одну революцию, которая, в свою очередь, заставила вращающуюся кольцевую шестерню вращаться одним зубом, похожим на циклоидальный привод .

Расщепление энергии

Более одного члена системы может служить выходом. В качестве примера, вход подключен к кольцевой передаче, солнечная передача подключена к выходу, а планета -носитель подключен к выходу через конвертер крутящего момента . Между солнечными передачами и планетами используются беспорядки, чтобы солнечная передача вращалась в том же направлении, что и кольцевая передача, когда планета является стационарным. При низкой скорости ввода, из -за нагрузки на выход, солнце будет стационарным, а планета будет вращаться в направлении кольцевой передачи. Учитывая достаточно высокую нагрузку, турбина преобразователя крутящего момента будет оставаться неподвижной, энергия будет рассеяна, а насос конвертера крутящего момента скользит. Если скорость входа увеличивается, чтобы преодолеть нагрузку, турбина преобразователя повернет выходной вал. Поскольку сам преобразователь крутящего момента является нагрузкой на планету, на солнечную передачу будет применена сила. Как планета, так и энергия солнечной передачи из системы из системы и примените его к выходному валу.

Преимущества

Механизм точилки из карандаша со стационарной кольцевой шестерней и вращающейся планетой в качестве входного носителя. Планетные шестерни расширяются в цилиндрические резаки, вращающиеся вокруг карандаша, который расположен на оси солнца. Оси планетарных шестерни соединяются под углом заточной карандаш.

Поезда планеты обеспечивают высокую плотность мощности по сравнению со стандартными параллельными поездами передач. Они обеспечивают уменьшение объема, множественные кинематические комбинации, чисто крутые реакции и коаксиальное шахты. Недостатки включают высокие нагрузки, постоянные требования к смазке, недоступность и сложность проектирования.

Потеря эффективности в планетарном поезде, как правило, составляет около 3% на этап. Этот тип эффективности гарантирует, что высокая доля (около 97%) входной энергии передается через коробку передач, а не теряется на механические потери внутри коробки передач.

Нагрузка в планетарном поезде передается среди нескольких планет; Следовательно, способность крутящего момента значительно увеличивается. Чем больше планет в системе, тем больше способность нагрузки и тем выше плотность крутящего момента.

Планетарная передача также обеспечивает стабильность из -за равномерного распределения массы и повышенной жесткости вращения. Крутящий момент, нанесенный радиально на шестерни планетарной передачи, переносится радиально передачей, без бокового давления на зубчатых зубах.

В типичном приложении мощность привода подключается к солнечному передаче. Затем солнечная передача управляет планетарными шестернями, собранными с помощью внешнего кольца передачи для работы. Весь набор систем планетарной передачи вращается по его собственной оси и вдоль внешнего кольца передачи, где выходной вал, подключенный к планетарному носителю, достигает цели снижения скорости. Более высокий коэффициент восстановления может быть достигнут путем удвоения нескольких поставленных шестерни и планетарных шестерни, которые могут работать в рамках одной и той же кольцевой передачи.

Метод движения структуры планетарной передачи отличается от традиционных параллельных передач. Традиционные передачи полагаются на небольшое количество точек контакта между двумя передачами для передачи движущей силы. В этом случае вся нагрузка сосредоточена на нескольких контактных поверхностях, заставляя шестерни быстро и иногда трескаться. Но у планетарного редуктора скорости есть несколько поверхностей, связанных с передачей, с большей площадью, которая может равномерно распределять нагрузку вокруг центральной оси. Многочисленные поверхности передачи разделяют нагрузку, включая любую мгновенную нагрузку на ударов, что делает их более устойчивыми к повреждению от более высокого крутящего момента. Части корпуса и подшипника также с меньшей вероятностью будут повреждены от высокой нагрузки, так как только подшипники планеты испытывают значительную боковую силу от передачи крутящего момента, радиальные силы противостоят друг другу и сбалансированы, а осевые силы возникают только при использовании спиральных передач.

3D printing

Анимация печатного набора снаряжения. Легенда: приводной вал и солнечная передача (зеленая), кольцевая передача (темно -серая), планеты (синий), приводной вал и носитель (красный).

Планетарные передачи стали популярными в 3D -печати по нескольким разным причинам. Планетарные коробки передач могут обеспечить большое передаточное соотношение в небольшом, легкомысленном пакете. Некоторые люди устанавливают такие коробки передач, чтобы получить более точные 3D-отпечатки, заправляя движение своих шаговых двигателей.

Мотор с завязкой должен повернуться дальше и быстрее, чтобы создать то же выходное движение в 3D-принтере, что выгодно, если его не перевешивают более медленную скорость движения. Если шаговый двигатель должен повернуться дальше, то он также должен предпринять больше шагов, чтобы переместить принтер на заданное расстояние; Следовательно, шаговый двигатель с завязкой имеет меньший минимальный шаг, чем тот же шаговый двигатель без коробки передач. В то время как понижение повышает точность в однонаправленном движении, он добавляет обратную реакцию в систему и, таким образом, снижает ее абсолютную точность позиционирования.

Одно популярное использование 3D -печатных планетарных систем передач - это игрушки для детей. Поскольку шестерни для елочки легко в 3D -печати, она стала очень популярной для 3D -печати движущейся системой планетарной передачи Herringbone Planetary для обучения детей тому, как работают шестерни. Преимущество передач на елочку состоит в том, что они не выпадают с кольца и не нуждаются в монтажной пластине, что позволяет четко увидеть движущиеся части.

Галерея

• 
  Сплит-кольцо, составная планета, эпициклические шестерни зеркального зеркала автомобильного зеркала. Это имеет соотношение от входной солнечной передачи к выводу черного кольцевого шестерня -5/352.
• 
• 
  Ремонтные шестерни на газовом турбинном двигателе Pratt & Whitney Canada Pt6 .
• 
  Один из трех наборов из трех передач внутри планеты перевозчика Ford Ravigneaux FMX

Смотрите также

• Гипоциклоидальная передача
• Антикитера Механизм - древний механический астрономический компьютер
• Непрерывно переменная передача (CVT)
• Циклоидальный привод
• Эпициклоид
• Ford Model T - имела 2 -скоростную планетарную передачу.
• Коробка передач
• Гармонический драйв
• Губ -снаряжение , для велосипедов и т. Д.
• Nuvinci непрерывно переменная передача
• Ravigneaux планетарная передача
• Леплелентный механизм передачи
• Rohloff Speedhub -14-Ratio Bicycle Hub коробка передач
• Симпсон планетарные передачи
• Sturmey Archer - первый крупный производитель велосипедных центров с использованием планетарных передач
• Колесони - колесо, которое включает в себя систему планетарной передачи

Внешние ссылки

• Кинематические модели для дизайна цифровой библиотеки (KMODDL) , фильмы и фотографии сотен рабочих моделей механических систем в Корнелле.
• "Эпициклическая анимация передач в SVG"
• "Анимация эпициклической передачи"
• «Устройство раскола питания»
• «Интерактивное учебное пособие по планетарному передачи»
• Prius Gearbox
• Планетарная коробка передач
• Короткие сокращения для анализа планетарной передачи архив 2021-02-25 на машине Wayback