少齿差行星传动的原理及三维动态模拟电子教案

少齿差行星传动的原

理及三维动态模拟

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少齿差行星传动的原理及三维动态模拟

河北天择重型机械有限公司（河北邯郸056200）刘刚

行星传动广泛应用于动力传动的行星减速器中，其具有尺寸设计紧凑、重量轻、

传动功率大等优点。少齿差行星传动是行星传动的一种特殊型式，其结构简图如

图1。行星轮的运动是自传和公转的复合运动，其传动比的计算比较复杂。本文

运用SolidWorks实现了该行星传动的三维动态模拟，将行星轮的运动状态完整

1结构和原理

少齿差行星传动是普通行星传动的一种演化型式，其结构较普通行星传动更

加简单，包括内齿圈、行星架、行星轮、盘形输出轴。这种结构行星架是主动件,

行星轮是从动件，和普通行星传动相反。

图1中双万向联轴器的结构不仅轴向尺寸大，而且不能用于多个行星轮的场合，

现已基本不用。口前用得最广泛的是孔销式盘形输出机构。在行星轮的辐板上沿

圆周均匀分布有若干个销孔，在输出轴的圆盘的对应位置均匀分别有同样数量的

圆柱销，将圆柱销插入行星轮的销孔中。

内齿圈和行星轮的中心距（即行星架的偏心距）必须等于销孔和销轴半径的差，

这样就能保证销孔和销轴始终保持相切，行星轮就能够推动盘形输出轴等速司向

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转动。这时内齿圈中心、行星轮中心、销孔中心和销轴中心正好形成一个平行四

边形。

2传动比计算

只有计算出行星架和行星轮的传动比H11,才能准确模拟出行星轮的运动轨

迹，否则，行星轮不能运动，因此正确计算传动比是三维动态模拟的关键。普通

行星轮系的传动比计算公式为：

ilH=l-Z2/Zl（Z1:行星轮齿数；Z2:内齿圈齿数）

由于其工作原理和普通行星传动相反，因此少齿差行星传动的传动比计算公

式为：

im=-Z"(Z2-Z.)

由上式可见，齿差（Z2-Z1）越小，传动比将越大。故这种结构叫做少齿差行

星传动。为了防止齿差太少时内啮合轮齿的干涉，需适当加大啮合角。

3三维建模和虚拟装配

少齿差行星传动零部件的三维实体建模是虚拟装配的基础。在SolidWcrks

的标准菜单中包含了草翱绘制工具栏和特征工具栏，合理运用特征造型技术设计

出行星架和盘形输出轴的实体模型，盘形输出轴模型图如图2所示。再打开齿轮

设计模块输入相应的齿轮和内齿圈参数，就可以自动生成行星*仑和内齿圈的实体

模型。利用“拉伸切除”命令在行星轮辐板上生成若干圆孔，如图3所示。

图2盘形输出轴模型图图3行星轮模型图

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然后，打开一个装配体文件，依次插入内齿圈、行星轮、行星架、盘形输出轴。

插入全部零件后，选择“配合”按钮，利用同轴心、重合等标准配合，精确地把

各零件约束在准确的位置，少齿差行星传动的装配简图如图4所示。在行星轮上

表面打开一张草图，连接内齿圈中心、行星轮中心、销孔中心和销轴中心应该是

一个平行四边形，验证了上述结论。

图4少齿差行星传动的装配图

4动态仿真和动画制作

在图4的基础上，单击“模拟”一“旋转马达”，设置行星轮和行星架的旋转方

向和角速度，角速度之比等于其传动比。再诜择“计算模拟”，行星轮、行星

架、盘形输出轴就运动起来。最后，选择“重播模拟”观看动画，单击动画控制

器中的“保存”按钮将得到的动画保存。

Animator是SolidWorks自带的动画制作插件。选择“动画”标签切换到动画操

作界面，在Animator工具栏上，单击“动画向导”按钮，选择“旋转模型”单

选框，使装配体绕X轴、Y轴和Z轴旋转；选择“物理模拟”单选框，在动画编

辑区域，把时间栏放置在某位置，将行星轮设置为隐藏，能自动生成行星架从有

到无的动态渐变过程，以便我们观看行星架和盘形输出轴的运动状态。

5总结

本文运用SolidWorks三维动态仿真技术，对少齿差行星传动进行实时动态

仿