均载机构的类型和特点

行星齿轮传动通常采用几个行星轮分担载荷，因而使其具有体积和质量小、承载能力高等突出优点

为了充分发挥行星齿轮传动的上述优点，通常采用均载机构来补偿不可避免的制造误差，以均衡各行星轮传递的载荷

采用均载机构不仅可以均衡载荷，提高齿轮的承载能力，还可降低运转噪声，提高平稳性和可靠性，同时还可降低对齿轮的精度要求，从而降低制造成本。因此，在行星齿轮传动中，均载机构已获得广泛应用

均载机构具有多种型式，比较常用的型式及其特点如下表所示

均载机构的型式与特点

型式

简    图

载荷不均

匀系数K_c

特    点

基本构件浮动的均载机构

原理

主要适用于三个行星轮的行星齿轮传动。其基本构件(太阳轮、内齿轮或行星架)没有固定的径向支承，在受力不平衡的条件下，可以径向游动(又称浮动)，以使各行星轮均匀分担载荷

均载机构工作原理如左图所示。由于基本构件的浮动，使三个基本构件上所承受的三种力2F_t、F_btCA、F_btCB各自形成力的封闭等边三角形(即形成三角形的各力相等)，而达到均载的目的。由于零件必定存在制造误差，其力封闭图形实际上只是近似的等边三角形，为此引入了考虑实际情况的载荷不均匀系数K_c。基本构件浮动的最常用方法是采用双联齿轮联轴器。一般有一个基本构件浮动，即可起到均载作用，采用二个基本构件浮动时，效果更好

太阳轮浮动

1.1~1.15

太阳轮通过双联齿轮联轴器与高速轴连接。太阳轮重量小，惯性小，浮动灵敏，机构简单，容易制造，通用性强，广泛用于中低速工作情况。其结构见表行星齿轮减速器结构图例图1和图2

内齿轮浮动

1.1~1.2

内齿轮通过双联齿轮联轴器与机体相连接。轴向尺寸较小，但由于浮动件尺寸大，重量大，加工不方便，浮动灵敏性差。由于结构关系，NGWN型行星齿轮传动较常用，其结构见表行星齿轮减速器结构图例图7内齿轮部分

行星架浮动

1.15~1.2

行星架通过双联齿轮联轴器与低速轴相连接，其结构见表行星齿轮减速器结构图例图5。NGW型传动中，由于行星架受力较大(二倍圆周力)，有利于浮动。行星架浮动不要支承，可简化结构，尤其利于多级行星齿轮传动(表行星齿轮减速器结构图例图10)。但由于行星架自重大，速度高会产生较大离心力，影响浮动效果，所以常用于速度不高的场合

太阳轮与行星架同时浮动

1.05~1.2

太阳轮浮动与行星架浮动组合。浮动效果比单独浮动好，常用于多级行星齿轮传动。表行星齿轮减速器结构图例图15所示三级减速器的中间级的浮动机构为太阳轮与行星架同时浮动

太阳轮和内齿轮同时浮动

1.05~1.15

太阳轮与内齿轮浮动组合。浮动效果好，噪声小，工作可靠，常用于高速重载行星齿轮传动。其结构见表行星齿轮减速器结构图例图7

无多余约束浮动

太阳轮利用单联齿轮联轴器进行浮动，而在行星轮中设置一个球面调心轴承，使机构中无多余约束。浮动效果好，结构简单，A-C传动沿齿向载荷分布比较均匀。但由于行星轮内只能装设一个轴承，所以行星轮直径较小时，轴承尺寸较小，寿命较短，其结构见表行星齿轮减速器结构图例图3

弹性件均载机构

原

理

利用弹性元件的弹性变形补偿制造、安装误差，使各行星轮均匀分担载荷。但因弹性件变形程度不同，从而影响载荷均匀分配。载荷不均匀系数与弹性元件的刚度、制造误差成正比

齿轮本身的弹性变形

采用薄壁内齿轮，靠齿轮薄壁的弹性变形达到均载目的。减振性能好，行星轮数目可大于3，零件数量少，但制造精度要求高，悬臂的长度、壁厚和柔性要设计合理，否则影响均载效果，使齿向载荷集中。表行星齿轮减速器结构图例图19采用了薄壁内齿轮、细长柔性轴的太阳轮和中空轴支承的行星轮结构，以尽可能地增加各基本构件的弹性

弹性件均载机构

弹性销法

内齿轮通过弹性销与机体固定，弹性销由多层弹簧圈组成，沿齿宽方向可连装几段弹性销。这种结构径向尺寸小，有较好的缓冲减振性能

弹性件支承行星轮

在行星轮孔与行星轮轴之间(图a)或行星轮轴与行星架之间(图b)安装非金属(如尼龙类)的弹性衬套。结构简单、缓冲性能好，行星轮数可大于3。但非金属弹性衬套有老化和热膨胀等缺点，不能承受较大离心力

柔性轴支承行星轮

利用行星轮轴较大的变形来调节各行星轮之间的载荷分布，克服了非金属弹性元件存在的缺点，扩大了使用范围

行星轮自动调位均载机构

原理

借杠杆联锁机构使行星轮浮动，达到均载目的。均载效果好，但结构复杂。为了提高灵敏度，偏心轴用滚针轴承支承，使整个传动的轴承数量增多。行星轮轴承必须装在行星轮内，故对小传动比的机构，由于行星轮较小，采用该均载机构受到轴承寿命的限制。一般宜用于中低速传动

二行星轮联动机构

1.05~1.1

行星轮对称安装，在两个行星轮的偏心轴上，分别固定一对互相啮合的扇形齿轮(相当于连杆)，浮动效果好，灵敏度高

当二行星轮受载均匀时，二扇形齿轮间受力相等，处于平衡状态，没有相对运动

当二个行星轮受载不均匀时，受力较大的行星轮将带动扇形齿轮绕其本身轴线转动，使该行星轮减载；另一个扇形齿轮反方向转动，使受力较小的行星轮加载，行星轮载荷便得到重新分配，直到载荷均衡为止

扇形齿轮上的圆周力

式中　e——偏心距，；

a'——杠杆回转半径(扇形齿节圆半径)，a'＝a-e；

F_t——齿轮切向力；

a——啮合中心距

杠杆联动均载机构

三行星轮联动机构

浮动环中心圆半径r＝0.5a'

平衡杆长度l＝a'cos30°

1.1~1.15

平衡杆的一端与行星轮的偏心轴固接，另一端与浮动环活动连接。只有当6个啮合点所受的力大小相等时，该均载机构才处于平衡状态，各构件间没有相对运动。当载荷不均匀时，作用在浮动环上的三个径向力F_r便不互等，三个圆周力亦不互等，浮动环产生移动和转动，直至三力平衡为止

浮动环上的力

式中　a'——偏心轴中心至浮动环中心的距离，a'＝a-e；

a——行星轮与太阳轮的中心距；

e——偏心距

四连杆联动机构

1.1~1.15

平衡原理与三行星轮联动机构相似。四个偏心轴的偏心方向对称地位于行星轮之内或外。图a所示平衡杆端部支承在十字浮动盘上；图b中连杆支承在圆形浮动环上，通过各件联动调整，以达到均载目的

设计时取r₁＝r2＝14e

式中　a——行星轮至太阳轮的中心距；

e——偏心距

弹性油膜浮动均载

1.09~1.1(齿轮精度为5~6级时)

1.3~1.5(齿轮精度为8级)

在行星轮与心轴之间装置中间套，中间套与行星轮孔之间留有间隙，并且向其中注油。工作时，中间套与行星轮以同向同速一起运转并承受同样的载荷。间隙中充满油后形成厚油膜，其厚度比普通滑动轴承的油膜厚度大得多。借助厚油膜的弹性，使各行星轮均载。这种均载方法效果好，结构简单，安装方便，减振性能好，工作可靠

由于受到油膜厚度限制，这种均载方式只适用于传动件制造精度较高、误差较小的场合

设计时，取中间套的外径D等于行星轮的孔径，宽度等于行星轮的宽度，壁厚为s＝(0.2~0.25)D。行星轮孔与中间套之间的间

隙为

式中　ψ为相对间隙系数，一般取ψ＝0.0015~0.0045。当速度较高，直径较小，载荷较大时取较大值，反之取较小值