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摘要：减速器是机器中常用的一种降速传动装置，用于原动机和执行装置之间将原动机的速度转换为工作机所需要的转速。行星减速器是一种大传动比的减速器，由一系列齿轮组成，由于产品类型多，结构紧凑，其应用日益广泛，可以作为转矩放大器，用于机器人的手臂。在各种伺服控制系统中，行星减速器也得到普遍应用。随着微型机械的发展和应用，微型行星减速器的发展非常迅猛。微型减速器广泛应用于智能教学设备、医疗器械、航天航空、轨道交通、智能控制、仪器仪表、兵器装备、动态广告、石油化工、智能家居等各类场合。

关键词：行星减速器;机械效率;影响因素;

引言

针对目前国内外能源匮乏、环境污染严重的现状，在工程应用领域，新能源工程车辆应运而生。有别于传统燃油重型车，新能源重型车瞬时提速快、传递效率高、负载响应及时。作为新能源重型车辆的关键基础，轮边减速器行星齿轮传动的动态性能对新能源重型整车的振动噪声及平顺性有着重要的影响。

1行星减速器的组成和工作原理

行星减速器结构比较复杂，通常由中心轮、行星轮、行星架和机架组成。中心轮又称太阳轮，轴线固定，定轴转动。行星架轴线固定，一端定轴转动，另一端连接行星轮，是行星轮的轴线。行星轮的运动比较复杂，行星轮绕着自己的轴线“自转”，同时，它的轴线绕着中心轮的轴线“公转”。为了减小体积和质量，微型减速器采用内啮合行星齿轮传动。图1为单级行星减速器组成原理图，中心轮1为外齿轮，与行星轮2啮合，中心轮3为内齿轮，H是行星架，组成行星轮系。通常从齿轮1输入传动，从行星架H输出传动。微型行星减速器通常采用多级传动，单级行星轮的数目一般是2～4个。

2微型行星减速器机械效率影响因素分析

（1）切削变形问题。薄壁齿圈的壁厚与径向尺寸相比有很大的差距，在车削以及后续磨削、插齿加工过程中，因切削力的影响易产生局部变形，难以保证齿圈的同轴度。（2）夹紧变形问题。在夹紧过程中难以时刻保持夹紧力的均匀，会引起夹持变形，导致工件整体精度下降，影响回转机构减速器的强度、噪声、寿命和可靠性。（3）热处理变形问题。为提高工件强度需进行热处理，但是在热处理阶段极易产生畸变量，产生的热处理变形会在一定程度上影响工件的精度。（4）工艺路线问题。加工过程中忽略了工艺路线的调整和实际生产环境的限制，单纯地依靠各类机床的自身加工水平。所以，综合考虑经济效益、加工难度、人工操作和设备要求等各方面因素，结合实际情况，研究薄壁齿圈的加工工艺流程，优化工艺过程，才是提高薄壁齿圈的加工精度和工艺水平的关键所在。

3行星减速器的材料选择

普通行星减速器的传动零件齿轮、轴、轴承等主要选用钢材承载能力强。齿轮润滑方式采用油池润滑，润滑良好，传动效率高。箱体采用铸铁。微型行星齿轮减速器的材料选择标准要求既有行星齿轮传动的结构紧凑、体积小、重量轻、传动比大等优点，同时又具有极小的安装和运行空间可获得较大的增加转矩的功能，因此微型减速器传动零件制造材料的选择处于在不断的研究和创新过程中。目前，常采用的材料有钢材、粉末冶金材料、工程塑料和铝合金等。微型减速器传动零件多，结构复杂，为了减轻重量、减小摩擦磨损和噪音、提高减速器性能，在同一减速器中，不同类型的零件可以选择不同的材料;相同的零件，比如齿轮，也可以选择不同的材料。许多新材料应用于微型减速器传动零件的制造。微型行星减速器中的内齿轮通常选用工程塑料制造。工程塑料强度高、稳定性优越、耐热性良好，可以自润滑，在微型行星减速器中应用较多。微型减速器内齿圈通常选工程塑料PA66。PA66是一种熔点较高的聚酰胺，属于一种半晶体-晶体材料，在较高温度也能保持较强的强度和刚度。PA66塑料的粘性较低，流动性很好，可以用来加工薄壁的元件。内齿圈采用共用结构，为了分担载荷，微型减速器的每一级行星传动均采用三个或四个均匀分布的行星齿轮对称布置组成。

4行星轮系动态接触

1）轮系齿轮齿面最大接触应力值随时间变化呈现先增大后减小的趋势，这是由于齿轮在啮合过程中，存在单、双齿啮合的状态所致;（2）摩擦系数的增大不改变齿面最大接触应力的变化趋势，对双齿啮合状态下齿面接触应力值影响较大，随摩擦系数的增大，齿面最大接触应力和穿透深度增大。（1）在相同条件负载、转速下，新能源车的轮边减速器各齿轮最大等效应力、变形量均显著大于传统燃油车辆;（2）负载增大，行星轮系各齿轮最大等效应力、变形有一定程度增大，但不明显;其中太阳轮等效应力最大，行星轮次之，中心齿圈较小，行星轮之间存在应力不均现象;随转速增大，齿轮最大等效应力、变形量显著增大，转速增大，行星轮之间应力不均现象明显增大，相邻条件转速下，太阳轮最大等效应力值最大增幅达31.2%;输入转速对太阳轮、行星轮变形量影响较大，对中心齿圈几乎没有影响，最大变形发生在太阳轮齿顶，相邻条件下，最大变形量增大了0.6801mm;（3）由于啮合过程中存在单、双齿啮合状态，齿面最大接触应力呈现先增大后减小的变化趋势;摩擦和刚度增大对行星轮系最大接触应力变化趋势几乎没有影响;随摩擦系数的增大，双齿啮合状态下齿面的接触应力与穿透深度明显增大，齿面接触刚度增大，单、双齿啮合状态齿轮齿面接触应力值增大，齿面穿透深度减小。

5微型行星减速器的传动比

微型行星齿轮传动效率和传动比有关，传动效率值随着传动比i的变化而变化，通常传动比越大，机械效率越低。在实际应用中，特别是在机器人、智能设备中，需要行星减速器尺寸小、传动比范围大，通常采用多级行星减速器，如二级减速器、三级减速器和四级减速器等。对于多级行星减速器的传动比计算，可以分别计算每一级的传动比，比将每一级传动比相乘即可得到总传动。微型减速器传动比范围大，单级减速器的传动比范围通常1∶4～1∶20，二级减速比范围1∶12～1∶96，三级减速器速比范围1∶42～1∶384，四级减速器速比可达1∶126～1∶1536。

结束语

影响微型行星减速器机械效率的因素比较多，在生产实践中，我们可以通过选择合适的传动比，优化结构设计，提高减速器的承载能力，同时兼顾机械提高。随着材料科学的发展，微型减速器材料的选择范围不断扩大，选择更加合适的材料，可以有效地提高减速器的机械效率。除此之外，齿轮的精度等级、太阳轮与轴的定位于固定方式、行星轮与行星架的安装与配合等因素也会影响微型减速器的机械效率。提高微型减速器的机械效率，可以减少功率损失，减轻传动零件的摩擦和磨损，减少减速器工作时的发热与温升。提高机器的机械性能和使用寿命具有重要意义，值得我们在实践中不断地进行探索和研究。

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