Рис. 3-4. 1 - центральное колесо; 2 - водило; 3 - сателлиты
Отличительной особенностью дифференциала является то, что он имеет центральные колеса одинакового размера, поэтому внутреннее передаточное отношение этого механизма равно -1. Минус означает, что дифференциал относится ко второму классу планетарных механизмов, т.е. при остановке водила центральные колеса будут вращаться в разные стороны.
Рассмотрим другие типы планетарных рядов. На рисунке 3-5 представлены планетарные ряды, относящиеся к первому классу.
Рис. 3-5. 1 - МЦК; 2 - БЦК; 3 - водило; 4 - одновенцовые сателлиты; 5 - двухвенцовые сателлиты
Примеры построения планетарных рядов, относящихся ко второму классу, представлены на рис. 3-6.
Рис. 3-6. 1 - МЦК; 2 - БЦК; 3 - водило; 4 - одновенцовые сателлиты; 5 - двухвенцовые сателлиты
Планетарные ряды, изображенные на рисунках 3-5а, 3-5в, 3-6б, 3-6в, построены с использованием двухвенцовых сателлитов. Планетарный ряд на схеме 3-6в носит название несимметричного дифференциала, а ряд, представленный на рисунке 3-6г, называется планетарным рядом со сцепленными сателлитами.
Как видно из приведенных примеров, планетарный ряд можно построить, используя для этого только внутреннее зацепление (рис. 3-5а), только внешнее зацепление (рис. 3-5в и 3-6г), только коническое зацепление (рис. 3-4 и 3-6в) и комбинацию внутреннего и внешнего зацеплений (рис. 3-5б, 3-6а, 3-6б).
Рассматривая три уравнения кинематической связи между звеньями планетарного механизма
выраженные через различные постоянные параметры, можно установить, что один из этих параметров обязательно должен быть отрицательным, а два других положительны. Действительно, полагая в первом уравнении ωр=0, находим
Из этого же уравнения при ωq=0 получаем
Умножив друг на друга полученные равенства, определим связь между постоянными параметрами планетарного ряда
Очевидно, для выполнения этого равенства необходимо, чтобы один из трех постоянных параметров был отрицательным. Следовательно, при заданной системе уравнений
можно выбрать водило таким образом, что полученный планетарный механизм будет либо первого класса с положительным внутренним передаточным отношением, либо второго класса с отрицательным внутренним передаточным отношением.
В качестве характеристики планетарного механизма наряду с внутренним передаточным отношением используют так называемый конструктивный параметр. Этот параметр численно равен абсолютному значению отношения угловой скорости малого центрального зубчатого колеса к угловой скорости большого центрального колеса при остановленном водиле, и определяется как в обычной передаче с неподвижными осями - отношением чисел зубьев этих колес. Очевидно, при таком определении конструктивный параметр - величина всегда положительная, причем ее значения не могут быть меньше единицы.
Для планетарных механизмов с одновенцовыми сателлитами (рис. 3-6а) или сцепленными сателлитами (рис. 3-6г) конструктивный параметр определяется отношением чисел зубьев только центральных колес:
Для планетарных механизмов с двухвенцовыми сателлитами (рис. 3-5а и 3-6б) конструктивный параметр зависит еще и от чисел зубьев сателлитов:
из этих двух формул за расчетную выбирают ту, которая обеспечивает значение конструктивного параметра, большего единицы.
В теории планетарных механизмов принято обозначать любой планетарный механизм тремя символами (буквенными или цифровыми): первый символ соответствует малому центральному зубчатому колесу, второй - водилу и третий - большому центральному колесу. Например, планетарный механизм, который изображен на рис. 3-3, в соответствии с вышесказанным следует обозначать «132».
Из планетарных механизмов, показанных на рис. 3-5 и 3-6, наибольшее распространение получили механизмы второго класса с одновенцовыми сателлитами (рис. 3-6а), которые отличаются простотой изготовления, малыми размерами и высокими значениями КПД. Однако это не означает, что в практике проектирования планетарных коробок передач используется только этот тип планетарных механизмов. В дальнейшем будет показано, что во многих случаях наибольшую компактность и конструктивную целесообразность проектируемой коробки передач удается обеспечить, используя механизмы разных типов. В отношении наиболее распространенного планетарного механизма с одновенцовыми сателлитами (рис. 3-6а), малые центральные зубчатые колеса которых принято называть солнечными шестернями, а большие - эпициклами, следует заметить, что значения характеризующего их конструктивного параметра должны находиться в пределах
что обеспечивает приемлемые размеры зубчатых колес проектируемой передачи. Как показывает опыт, у планетарного механизма с конструктивным параметром k＜4/3 диаметр сателлитов оказывается чрезмерно малым, что затрудняет конструктивное выполнение их подшипниковых опор. Верхнее ограничение конструктивного параметра (k=4) обусловлено стремлением обеспечить приемлемый диаметр БЦК. Это ограничение не является безусловно обязательным и в некоторых случаях может быть несколько превышено.