使用旋风式齿轮箱的优势

使用摆线齿轮箱驱动输入轴是降低机器转速的一种非常有效的方法。它通过按预定比例降低输入轴的转速来实现这一点。这种齿轮箱能够在相对较小的尺寸内实现非常高的传动比。

传动比

无论您是建造船舶推进系统还是石油天然气行业的泵，使用摆线齿轮箱都具有诸多优势。与其他类型的齿轮箱相比，它们更短，扭矩密度更高。此外，这些齿轮箱还具有最佳的重量和定位精度。
摆线齿轮箱的基本设计与行星齿轮箱类似，主要区别在于齿轮齿形。
摆线齿轮齿面磨损较小，赫兹接触应力较低，摩擦系数和扭转刚度也较低。这些优点使其成为重载或高速传动应用的理想选择，也适用于高传动比。
在摆线齿轮箱中，输入轴驱动偏心轴承，输出轴驱动摆线盘。摆线盘绕固定环旋转，环齿轮的销钉与摆线盘上的孔啮合。摆线盘旋转时，销钉带动输出轴转动。
摆线齿轮非常适合需要高传动比和低摩擦的应用。它们也适用于需要高扭转刚度和抗冲击载荷的应用。此外，它们也适用于需要结构紧凑和低齿隙的应用。
摆线齿轮箱的传动比取决于摆线盘上的齿轮叶片数。n=n 设计的摆线盘，其输入轴每旋转一周，齿轮叶片移动一个叶片。
摆线齿轮的制造可以将齿轮比降低至 30:1 到 300:1。这些齿轮适用于高端应用，尤其是在自动化行业。它们还具有最佳的定位精度和最小齿隙。然而，它们需要特殊的制造工艺和非标特性。

压缩力

与传统齿轮箱相比，摆线齿轮箱具有独特的运动学结构。它在旋转框架内设有一个偏心轴承，用于驱动摆线盘。其特点是齿隙小、扭转刚度高，从而能够实现齿轮传动运动。
本研究探讨了设计参数对摆线减速器优化设计的影响。研究了三个主要滚动节点：摆线盘、外圈和输入轴。利用这些节点分析了运动相关的动态力，进而计算应力和应变。齿轮啮合频率的计算公式中包含了外圈旋转坐标系的修正系数。
本研究采用三维有限元分析（FEA）方法对摆线盘进行评估，探讨了孔径大小对摆线盘应力的影响，并分析了摆线驱动的扭矩波动。
本研究的作者还探讨了输出机构中的齿隙分布，其中考虑了加工偏差以及输出机构的结构和几何形状。此外，本研究还考察了基于单盘式单齿差摆线减速器的摆线减速器的相对效率。
本研究的作者利用基于材料的接触刚度，推导出了摆线盘的接触应力。这可用于确定摆线齿轮箱中的精确接触应力。
了解计算承载率所需的比例非常重要。承载率可使用公式 f = k (S x R) 计算，其中 S 为单元体积，R 为质量，k 为接触刚度，f 为力矢量。

旋转方向

与传统的单轴旋转环形齿轮不同，摆线齿轮箱具有三个平行且位于同一平面内的旋转轴。摆线齿轮箱具有优异的扭转刚度和冲击承载能力，并能确保恒定的角速度，因此常用于高速齿轮箱应用。
摆线齿轮箱由输入轴、驱动部件和摆线盘组成。摆线盘沿一个方向旋转，而输入轴沿相反方向旋转。输入轴偏心安装在驱动部件上。摆线盘与环形齿轮箱啮合，其旋转运动传递至输出轴。
要计算摆线齿轮箱的旋转方向，摆线必须具有正确的角度方向，并且摆线的中心线应与输出孔的中心对齐。摆线的最短长度应等于销圆的半径。摆线的最大半径应等于轴承的外径。
单级齿轮的运行空间有限，因此需要多级齿轮来最大限度地利用空间。这也是摆线齿轮通常采用较短摆线弧的原因。
为了计算摆线齿轮的最有效齿廓，我们提出了一种新方法。该方法利用摆线的旋转方向和其他一些几何参数，建立了一个数学模型。通过与压力角分布相关的分段函数，确定了摆线的最有效齿廓，并将其与理论齿廓进行叠加。与传统方法相比，新方法更加灵活，能够适应摆线齿廓变化的趋势。

设计

人们已经开发出多种摆线齿轮箱设计方案。这些齿轮箱单级减速比大，主要用于重型机械。它们具有良好的扭转刚度和抗冲击能力。然而，它们在高转速下也会出现振动。目前已开展多项研究以寻求解决这一问题的方法。
摆线齿轮箱的设计是通过计算机构的减速比来实现的。该减速比由输入转速的大小决定，然后乘以齿轮轮廓的减速比即可。
摆线齿轮箱设计中最重要的因素是齿轮宽度方向上的载荷分布。以此作为设计准则，可以降低振动幅度，从而确保齿轮箱正常工作。为了获得合适的啮合条件，必须精确定义摆线盘外缘的摆线轮廓。
摆线齿轮最常见的形式之一是圆弧齿形。这也是当今最常用的齿轮类型。
另一种齿轮形式是摆线齿轮。这种齿轮的滚动圆直径等于基圆直径的一半。还有一种特殊情况是尖齿齿轮，也称为钟形齿轮。
为了使这种齿轮轮廓正常工作，初始接触点必须固定在滚动圆盘的边缘上。这将生成内摆线。该曲线从该初始点开始描绘。
为了研究这种齿轮轮廓，作者采用了三维有限元分析。他们使用了包含运动学参数、输出力矩计算和加工步骤的齿轮制造数学模型。最终的设计消除了齿隙。

尺码和选择

选择变速箱可能是一项复杂的任务，需要考虑诸多因素。您需要确定应用类型、所需速度、负载以及变速箱的传动比。掌握这些信息后，您才能找到最适合您的解决方案。
首先，你需要找到合适的尺寸。有很多尺寸计算程序可以帮助你确定最适合你应用的齿轮箱。你可以先绘制一个摆线齿轮来帮助你创建零件。
在进行尺寸设计时，必须考虑环境因素。冲击载荷、环境条件和环境温度都会加剧齿轮齿的磨损。温度还会对润滑油粘度和密封材料产生显著影响。
您还需要考虑输入和输出转速。这是因为输入转速会影响变速箱传动比的计算。如果输入转速过高，可能会损坏密封件并导致轴承过早磨损。
尺寸设计中另一个重要的考虑因素是使用系数。该系数决定了变速箱能够承受的扭矩大小。使用系数可以低至 1.4，这足以满足大多数工业应用的需求。然而，高冲击载荷和冲击载荷则需要更高的使用系数。忽略这些因素会导致轴断裂和轴承损坏。
输出方式也很重要。您需要确定是选择无键式还是有键式空心孔，以及是否需要输出法兰。如果选择无键式空心孔，则需要选择能够承受较高温度的密封材料。

editor by CX 2023-05-22