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三环原理、结构介绍

      基本型的三环传动机构主要由一根安装有外齿齿轮的低速轴,两根具有三个互呈120º偏心轴颈的高速轴即偏心曲轴和三片带有内齿结构的环板组成,而各轴相互平行(见图一、二)。

图三是三环传动机构一副环板的传动简图,两根以简支梁方式布置的偏心曲轴支承着环板,在同一平面上由环板、偏心曲轴构成四连杆机构,内齿圈设置在环板上,环板相当于四连杆机构的连杆,偏心曲轴作为输入轴支承并驱动环板(连杆),环板的几何中心围绕低速轴轴线做圆平动,环板齿圈实现了行星运动,通过少齿差内啮合,将扭矩传递给输出齿轮,输出齿轮类同于行星机构的太阳轮套装在机构的低速轴即输出轴上,而输出轴采用的同样也是简支梁结构。整个三环传动机构传动链极短,结构紧凑,通过少齿差传动直接输出扭矩,不必附加输入、输出机构,可靠性大为增强。少齿差内啮合采用短齿传动,避免了干涉,效率高达0.91~0.98。

三环传动机构将行星减速器传动轴的悬臂结构改为平行轴简支梁传动轴,通过结构的优化实现平行轴动轴传动。三环传动机构其轮辐运动属于动轴轮系,具少齿差行星传动特征,而其输入与输出轴为平行轴简支梁结构,又具有平行轴圆柱齿轮的传动特征。传动机构既采用了少齿差传动原理又集圆柱齿轮减速器、行星减速器优点于一身,那么选用软齿面结构,获得大速比、大扭矩也成为了可能,这就是三环传动机构结构的独特之处。

由于单一四连杆机构在运行过程中存在死点,即当曲柄与内齿环板中心线共线时,其传动角为零,机构处于运动不定状态,即机构遭遇“死点”,无法传递动力。三环传动机构采用的是三相并列双曲柄机构克服“死点”,传动机构并列安放三块齿数相同的内齿环板,在与输出齿轮的啮合过程中,其相位差始终呈120°,内齿环板相当于四连杆机构的连杆,当其中一相的双曲柄机构运动至“死点”位置时,另外两相的双曲柄机构可以克服“死点”,传递动力。三相并列双曲柄机构不仅可以通过多相并列克服“死点”,还可以通过双曲柄双输入克服“死点”。内齿环板三相并列,相位差120°,输出轴受到的轴向合力为零,解决了四连杆机构轴向动平衡的问题,同时三相并列和双输入又实现了功率分流。少齿差内啮合并且三相并列,使得三块环板在与输出齿轮的内啮合过程中同时进入啮合区的接触齿的总齿对数多达9~18对,且啮合齿齿面曲率半径相近,法线方向相同,每对啮合齿接触面积大为增加,啮合接触应力较平行轴圆柱齿轮减速器外齿轮下降两个数量级,极大提高了三环减速器的承载能力和过载能力。

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