机械创新设计第九章

与其固联的从动轴输出，从而实现了大速比减速。
当单轴输入时，每一片行星轮在0°和180°位置时，是
不能传递运动和扭矩的，所以必须要用三片以上的内齿轮才能
正常地工作。 3．运动学分析
iHGK
zK zG zK
4．外平动齿轮传动的特点 （1）传动比大、分级密集，单级传动比在11~99之间，双级
传动比可达9801。 （2）承载能力大 啮合时几乎是面接触，齿面赫兹应力小。单
外平动齿轮机构的基本型：外平动齿轮机构是指一个 齿轮在另一个齿轮的外部作平动，驱动另一个齿轮作定轴 转动。图9-1a所示为内啮合平动齿轮机构；图9-1b所示为 外啮合平动齿轮机构。
可以演化成图9-2所示的二环减速器和三环减速器。
2．传动原理
运动和动力输入时，支承在两高速轴上的内齿轮G作平面
平动，并驱动与之啮合的定轴外齿中心轮K，使运动和动力从
上述存在的问题是这种传动的基本原理所决定的，改进
传动原理，开发新的传动类型是平动齿行星轮传动发展 的重要途径。
外平动齿轮机构的A、D两轴之距离受结构的限制
LAD d 0 d 2e
式中 d0——内齿轮根圆直径； d2e——偏心轴距。
外平动齿轮机构的尺寸难以缩小，而且提供内齿轮作平动 的曲柄轴只能有两个，限制了输入功率的分流，不利于传递过 大的功率。
原始机构，可以演化出多种性能相同而结构不同的圆平动机 构。
2．用正弦机构实现齿轮圆平动 3．用孔销机构实现齿轮圆平动
应用“机构同性异形变换原理”，还可以演化出多种圆平
动机构。它的性能决定了平动齿轮传动的性能，所以每综合出 一种圆平动机构，就得到一种新型平动齿轮传动。
三、平动齿轮机构的演化
平动发生器是平动齿轮机构的关键技术。不同的平动发生器， 会演化出结构不同的平动齿轮机构，相同的平动发生器，结构不 同，也会演化出性能差异很大的平动齿轮传动装置。
n2 n1
nH nH
z1 z2
i2H
1
z1 z2
z2 z1 z2
1 n2 z1 nH z2
iH 2 iHV
1 i2H
z2 z2 z1
z2 z1 z2
第九章 机械创新设计实例分析
第一节 平动齿轮传动机构
一、平动齿轮机构的结构及传动原理 1．平动齿轮机构的基本型
平动齿轮机构的基本型由外平动齿轮机构和内平动齿 轮机构两种基本型组成。
（1）组成结构及传动原理 图912所示
外激波摆动活齿传动的传动原 理；当驱动力输入后，输入轴以等 角速度带动外激波器H绕固定主轴 线转动，由于外激波器内轮廓径向 尺寸的变化，产生向心的推力，推 动摆动活齿绕其在活齿架上的铰链 点摆动，通过摆动活齿中心轮高副 啮合运动，摆动活齿推动外齿中心 轮K以等角速度绕主轴线转动，使 与其固联的输出轴获得输出转速， 于是外激波摆动活齿传动完成了转 速变换运动。
i1Hb
Z2Zb Z1(ZbZG )
i1i2
式中 i1——第一级减速传动比； i2——第二级传动比。
第二节 活齿减速带轮机构
一、概述
将带传动和行星传动组合起来，在不增加带轮外廓尺寸的 条件下，研制出具有两种传动综合优良性能的行星减速带轮。 如：摆线针齿减速带轮、2K-H行星减速带轮、变速传动轴承 减速带轮、钢球行星摩擦减速带轮等。
平动齿轮减速滚筒具有：传动比大、机械效率高、结构紧凑、 尺寸和重量轻、均载性能好等优点。
3．双曲柄平动齿轮机构 多曲柄平动齿轮机构。如图
9-11所示。 多曲柄平动齿轮机构的传动
原理：输入轴的转速经第一级减 速后，由平动发生传递给平动 齿轮ZG，同时限制了平动齿轮 ZG的自转，再经第二级减速后， 由内齿中心轮Zb输出。其传动比 统一表达式为
1）为避免传动发生渐开线齿廓重迭干涉，内齿轮副应采用 角变位齿轮传动中的正传动（x1+x2>0），并降低齿高， 形成非标准的短齿。啮合角α′增加，使传动机构的动力 学性能变差。
2）必须满足一定的装配条件能装配起来。同时也为精度 设计增加了限制条件。
3）传动机构的振动大、噪声高，并随着转速的提高迅速 增加。
个转臂轴承变换为多个转臂轴承分担载荷，转臂轴承的寿命
可达两万小时，且转臂轴承等基本构件不受内齿轮尺寸的限 制，可以按强度要求确定，利于按强度进行优化设计。
（3）传动效率高 同K-H-V型少齿差行星传动相比，因省去 了W输出机构，单级传动效率可达92%~96%。
（4）结构紧凑，体积小，重量轻 （5）制造简单、维修拆装方便 （6）能单轴或多轴传输动力 5．外平动齿轮传动存在的问题：
如图1所示的K-H-V渐开线少齿差行星 齿轮传动是一种将连杆（行星齿轮）作 为输出构件的较新型机械传动。
这种机构因传动比大，一级可达135， 结构紧凑，重量轻，加工方便，维修 容易，效率较高，而得到人们的应 用。少齿差行星齿轮传动主要由基本 构件行星轮、内齿中心轮，转臂和输 出轴组成 。
i HV
i2H1
6．内平动齿轮机构的基本型及其演化 图9-4所示为内平动齿轮机构的基本型。图9-5所示的内二环
减速器和内三环减速器。 内平动齿轮机构可获得较小尺寸和重量，其整机性能优于外
平动齿轮机构。
二、平动齿轮传动的关键技术
使齿轮实现圆平动运动的机构为圆平动机构。常用的圆 平动机构有：
1．用平行四边形机构实现齿轮圆平动 应用“机构同性异形变换原理”，以平行四边形机构为
1．浮动盘式平动齿轮机构
根据“机构同性异形变换原理”，用浮动盘式W机构去替 代孔销式W机构，就形成了图9-9所示圆平动齿轮机构运动简图。
2．平动齿轮减速滚筒 图9-10所示为平动齿轮减速滚筒结构简图，由电动机1、滚
筒2和孔销式平动齿轮机构3串联组成。电动机1、平动发生器销 轴与机架固联，内齿中心轮与卷筒固联为输出件，形成卷扬机型 减速装置。
研制出传动性能优越的行星减速带轮主要取决于两个方面： 1）选择好原始机构——带传动和行星传动的类型； 2）解决好带轮与行星传动的结合。 行星减速带轮机构以全滚动摆动活齿传动为基础，利用外 激波活齿传动的结构特点，使带轮与外激波器合二为一，摆动 活齿减速带轮。
二、原始机构选择
1．行星传动的选择——外激波摆 动活齿传动
（2）传动比的计算 活齿传动传动比通用方程式为