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Transmisión de engranajes planetarios: Diseño y cálculo

La transmisión por engranajes planetarios es un tipo de transmisión por engranajes con una estructura compacta, una alta relación de transmisión y una gran capacidad de carga. Su característica principal es que el eje del engranaje puede rotar para formar un "movimiento planetario", de ahí su nombre.

1. Estructura básica y tipos

1.1 Componentes principales

Engranaje solar: El engranaje central del sistema de engranajes planetarios.
Engranaje planetario: Engranajes que giran alrededor del engranaje solar (generalmente 3-6 piezas).
Corona: Un engranaje anular con dientes internos en el borde exterior.
Portaplanetarios: Un componente giratorio que soporta los engranajes planetarios.

1.2 Tipos principales

Tipo NGW: El más utilizado, incluyendo engranaje solar, engranaje planetario y corona.
Tipo NW: Estructura de doble engranaje planetario.
Tipo WW: Estructura de doble engranaje interno.
Tipo NGWN: Transmisión planetaria compuesta.

Transmisión de engranajes planetarios: Diseño y cálculo

2. Determinación del número de dientes del engranaje

El número de dientes de cada engranaje debe cumplir cuatro condiciones clave:

2.1 Condición de relación de transmisión

Debería realizar el requisito de relación de transmisión dado tanto como sea posible. La fórmula básica para la relación de transmisión del tren de engranajes planetarios es:

(n_1 + a cdot n_3 - (1 + a)n_H = 0)

, donde

(a = z_3/z_1)

(z_1)

es el número de dientes del engranaje solar, y

(z_3)

es el número de dientes de la corona.

2.2 Condición de concentricidad

Asegurar que el eje giratorio del portaplanetarios coincida con el eje del engranaje solar. Para engranajes estándar, la fórmula es

(z_1 + z_2 = z_3 - z_2)

(simplificado), lo que significa que el número de dientes del engranaje solar y la corona deben ser ambos impares o pares.

2.3 Condición de montaje

Múltiples engranajes planetarios deben distribuirse uniformemente alrededor del engranaje solar. Si se necesitan

k

engranajes planetarios, la suma del número de dientes del engranaje solar y la corona debe ser divisible por

k

(es decir,

(z_1 + z_3)

es divisible por

k

2.4 Condición de adyacencia

Evitar la interferencia entre engranajes planetarios adyacentes. Para engranajes estándar, la distancia central entre engranajes planetarios adyacentes debe ser mayor que el diámetro del círculo de adición de los engranajes planetarios.

3. Distribución de la carga de los trenes de engranajes planetarios

3.1 Cuestión clave

Los errores de fabricación, los errores de instalación y la deformación por fuerza pueden conducir a una distribución desigual de la carga entre los engranajes planetarios.

3.2 Dispositivos de distribución de carga

Dispositivo de componente básico flotante: Utilizar acoplamientos de un solo diente o de doble diente. Flotar uno o dos componentes básicos (engranaje solar, corona o portaplanetarios) logra el equilibrio de carga.
Dispositivo de elemento elástico: Los engranajes planetarios se montan en mandriles elásticos, bujes elásticos no metálicos, o se utilizan estructuras de "flotación elástica de película de aceite".
Dispositivo de enlace de palanca: Equipado con ejes de engranajes planetarios excéntricos y sistemas de palancas para ajustar automáticamente la distribución de la carga, con un buen efecto de equilibrio pero una estructura compleja.

4. Cálculo de la relación de transmisión

4.1 Idea básica

Convertir el tren de engranajes planetarios en un tren de engranajes de eje fijo (llamado mecanismo convertido) restando la velocidad angular del portaplanetarios

(omega_H)

de todos los componentes.

4.2 Fórmula de cálculo

Para el mecanismo convertido (tren de engranajes de eje fijo), la relación de transmisión es:

(i_{13}^H = frac{omega_1 - omega_H}{omega_3 - omega_H} = -frac{z_2 z_3}{z_1 z_2} = -frac{z_3}{z_1})

, donde

(i_{13}^H)

es la relación de transmisión entre el engranaje solar 1 y la corona 3 en relación con el portaplanetarios H.

5. Puntos clave de fabricación y montaje

5.1 Requisitos de precisión

Precisión del engranaje: No inferior al Grado 6 (GB/T 10095).
Error de ángulo de fase del engranaje planetario: Menos de 5'.

5.2 Ajustes clave

Juego entre el engranaje planetario y el pasador: H7/g6.
Precisión de la posición de los agujeros del portaplanetarios: Φ0.02mm.

5.3 Diseño de lubricación

Lubricación por inmersión en aceite: El nivel de aceite alcanza 1/3 del diámetro del engranaje planetario.
Lubricación por inyección de aceite: Boquillas alineadas con los puntos de engrane.

6. Problemas comunes y soluciones

Fenómeno del problema	Posibles causas	Soluciones
Ruido excesivo	Gran error de perfil de diente	Mejorar la precisión del engranaje
Aumento de temperatura alto y vibración obvia	Mala lubricación	Optimizar el sistema de lubricación
Distribución desigual de la carga	Mal funcionamiento del mecanismo flotante	Inspeccionar y mantener el mecanismo flotante
Vida útil insuficiente	Defectos del material	Mejorar el proceso de tratamiento térmico