
1.1兩點接觸式滾子減速器。
兩點接觸式滾子減速器是一種最簡單,最基本的滾子減速器<1>.。內外圈之間只有一排滾子。a所示的圓柱滾子軸承是一種最簡單的單排滾子減速器示意圖。其內圈1,外圈3相當于b所示行星輪系的中心輪1和3,滾子2既有自轉又有公轉,相當于行星輪系的行星輪2,保持(a)(b)
兩點接觸式滾子減速器的等效機構架4相當于行星輪系的系桿4.本文中把與滾子軸承運動等效的行星輪系稱為其等效機構,即圖1b是a的等效機構<2>.。
該等效機構的傳動比為<3>. i4 13=(n1-n4)/(n3-n4)=-d3/d1.等效機構中的內齒輪3固定時,n3=0,i14=(d1+d3)/d1.由于等效機構與相應的滾子減速器具有相同的運動特性,等效機構的傳動比就是相應滾子減速器的傳動比。這種減速器中的滾子兩點受力,且保持架(系桿)為輸出構件,故其動力性能較差。工程中常作為沒有動力輸出的滾動軸承使用,很少作減速器使用。
1.2三點接觸式微型滾子減速器。
如果在所示的滾子軸承中增加一排滾子,第2排滾子與輸出軸接觸,可得到a所示的雙排滾子減速器。a為Ⅰ型三點接觸式雙排滾子減速器示意圖,b為其等效機構。圖中。
?。╝)(b)。
的第1排滾子2與軸1和第2排滾子3接觸,第2排滾子3除與滾子2接觸外,還與軸5和固定內圈4接觸。該減速器取消了浮動系桿,但各滾子的運動仍保留其自轉與公轉運動特點,其運動性能與行星輪的運動性能一樣。軸1和軸5為輸入,輸出構件。由其等效機構可推導出傳動比公式。
i h 14=(n1-nh)/-nh=d4/d1,(1)。
i h 15=(n1-nh)/(n5-nh)=-d5/d1.(2)。
聯立求解方程(1)(2),可求出傳動比i15. i15=- d5(d4-d1)
d1(d4+d5)。(3)。
通過合理設計各滾子的直徑,可調整傳動比的大小。如果i15>0,為減速輸出;i15<0,則為增速運動。如以軸5為輸入端,則得到與前相反的輸出結果。這種減速器中的兩排滾子數目必須相等,由于滾子數目的制約作用,驅動軸5的滾子數目不能過多,因而影響了傳動功率的提高。
再增加一排滾子,可提高其傳動性能。為Ⅱ型三點接觸式三排滾子減速器及其等效機構示意圖。第2排和第3排的滾子是第1排滾子的兩倍,增大了傳動功率。其傳動比公式推導如下。
i h 15=(n1-nh)/-nh=-d5/d1,(4)。
i h 16=(n1-nh)/(n6-nh)=-d6/d1.(5)。
446北京理工大學學報第20卷聯立求解方程(4)(5),可有i16=<d6(d1+d5)>/<d1(d6-d5)>.(6)。
?。╝)(b)。
為改變其傳動比,可增大軸6直徑,使之與第3排滾子相切,可得到所示的Ⅲ型三點接觸式滾子減速器,其傳動比推導如下。
i h 15=(n1-nh)/-nh=-d5/d1,(7)。
i h 16=(n1-nh)/(n6-nh)=d6/d1.(8)。
聯立求解方程(7)(8),可有i16=<d6(d1+d5)>/<d1(d6+d5)>.(9)。
?。╝)(b)。
2分析與討論。
滾子減速器全部由軸類零件組成,極容易實現產品的微型化;制造簡便,組裝調試容易,因而成本低廉;多點摩擦傳動,性能可靠,有很大的實用價值,是一種理想的微型傳動裝置。
對三點接觸式微型減速器特點分析如下:傳動比的大小與滾子的數目有關。在行星輪系中,行星輪的多少不影響傳動比的大小。
滾子輪系中,滾子的數量不同時,則影響到各滾子的切點位置,進而影響到內圈直徑,最后影響到傳動比。
傳動比的大小與滾子的直徑有關。調整滾子的直徑,可調整機構的傳動比,或按傳動比設計滾子的直徑。
?、蛐腿湃c接觸式滾子減速器具有較大的傳動比,而Ⅰ型和Ⅲ型傳動比較小。
增加滾子的排數無助于增加傳動比。
三點接觸是一種較理想的穩定接觸方式,研究更多點接觸無實際意義。
滾子之間的預緊力可通過結構設計予以保證。
綜上所述,Ⅱ型三排三點接觸式滾子減速器是一種較理想的微型減速器或微型增速器。
作者僅對微型滾子減速器進行了初步研究,為使該種減速器具有實用性,還需對預緊力控制,受力分析,傳動能力及效率計算等問題做進一步研究。