Google+ 機動學論壇(TALKING MECHANISMS): 行星齒輪

2007年6月13日 星期三

行星齒輪

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吳平 B94611047 生機二

標 題: 行星齒輪系電腦輔助設計強度最佳化方法
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行星齒輪系(如圖一)是一種體積小、重量輕、傳遞效率高、負載能力大的齒輪結構,能達到對齒輪傳動高效率和小型化的要求。行星齒輪廣泛地應用在不同的機械結構中,如飛機的傳動系統中、飛機、汽車引擎、腳踏車內變速速器(如圖二、圖三)以及重負荷和高減速比的機器上。


圖一 行星齒輪機構


圖二 內變速行星齒輪機構


圖三 Shimano七速內變速器

傳統行星齒輪系的設計上,受到加工齒刀參數限制及符合中心距、防止過切及齒頂變尖限制條件,可用轉位係數有一定的範圍,想利用受限制的轉位係數來調整接觸率與平衡強度是一件相當浩大工程。為了突破傳統設計的限制,利用直接設計齒輪幾何的方法,可依據齒輪使用狀況、材料參數及壽命要求及符合中心距限制、接觸率要求,調整外嚙合齒輪對的強度來提升整體行星齒輪強度;最後利用撰寫程式來解決行星齒輪複雜的計算問題。設計者藉由操作軟體隨時檢驗設計的好壞來修正不良的設計,更可利用直接設計齒輪幾何的方法減少參數尋找的時間,提升設計的效率與正確性。

在行星齒輪中心距固定下,利用D.G.D.可調整幾何參數並保持接觸率(如圖四)以提高額定輸出扭矩,可突破傳統幾何設計的範圍,增大幾何係數運用範圍 (如圖五),並根據齒輪運用狀況與材料強度,調整幾何參數J平衡外嚙合強度來提高輸出扭矩(如表一),並結合D.G..D.方法與傳統設計流程,提供高接觸率行星齒輪系的設計流程及行星齒輪系專用軟體。
EX:標準壓力角 =20°,齒數 =27與 =34,及中心距 =21.6233mm 、接觸率 =1.5675。


圖四 傳統與D.G..D.的接觸率變化


圖五 傳統與D.G..D.幾何參數調整範圍


表一 原設計、傳統與D.G..D.的額定力矩比較

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