均载机构及其类型：作用解析

1.均载机构的作用

由于不可避免的制造与安装等误差，在没有采用专门的均载机构时，各个星轮所承受的法向啮合力是不可能相等的，因此在设计时应按可能出现的最大法向力F_nmax进行计算，通常以载荷不均匀系数K_p给予考虑，即

式中 r_ba——太阳轮基圆半径。

其他符号同式（18-1）。

当均载效果很好时，K_p=1；当均载效果很差时，K_p=n_p，表示只有一个星轮在传递载荷。

载荷分配不均匀主要是由于制造与安装的误差以及没有设置均载机构或均载机构设计得不合理而引起的，故在大多数星形齿轮传动装置中在结构上都设置了均载机构。

均载机构的作用在于：

1）可降低载荷不均匀系数K_p，从而提高星形齿轮传动的能力，减小外形尺寸，减轻质量，充分发挥星形齿轮传动的优越性。

2）可适当降低星形齿轮传动的制造与安装精度，从而降低成本。

3）简化结构，提高可靠性。

4）减小运转噪声，提高运转平稳性。

2.均载机构的类型

均载机构有多种类型，如弹性元件的均载机构、基本构件浮动的均载机构、杠杆联动的均载机构等。而各种类型又有多种形式。

（1）弹性元件的均载机构 它是依靠构件的弹性变形来达到载荷均衡的。载荷的不均匀系数与弹性元件的刚度和制造总误差成正比。为此将轴做成细长型，当l很大时，由于结构刚度很小，可使太阳轮a产生径向位移，促使星轮间的载荷平均分配，如图18-4所示。

图18-4 采用轴的变形产生径向位移

以ε_max表示太阳轮可能产生的最大径向位移值，则发生这个位移值（即梁的挠度）所需要的力F可计算得出。

1）当太阳轮a悬臂式布置时（图18-4a）：

式中 E——轴的弹性模量；

J——轴的惯性矩。

这种情况下，ε_max与轴的偏角θ的关系为

偏角θ使载荷沿齿宽方向分布不均匀。

2）当太阳轮a简支式布置时（图18-4b）：(www.xing528.com)

这种情况下，ε_max与轴的偏角θ的关系为

这时虽然载荷沿齿宽方向分布均匀了，但要达到ε_max位移所需的力F增大了。这种均载机构需要传动装置轴向尺寸较大，因此往往会遇到由于轴向尺寸的限制而不宜采用。

（2）杠杆联动的均载机构 它是借杠杆联动机构使星轮浮动，达到均载目的。采用这种机构，星轮个数可以n_p≥3，有利于提高传动装置的承载能力。其缺点是结构较为复杂，零件数量较多。图18-5为一个四星轮浮动的均载机构。从图18-6可见，杠杆的平衡条件为

F₁L₁=Fe

F₂L₂=Fe

十字槽形盘的平衡条件为

F₁s₁=F₂s₂

故星轮间载荷平衡条件为

式中 F——星轮负载；

e——枢轴偏心距；

s₁、s₂——分布在同一直径上的两滚子间的距离；

L₁——作用力F₁到杠杆中心A₁间的距离；

L₂——作用力F₂到杠杆中心A₂间的距离；

F₁、F₂——不同杠杆与十字槽形盘间的作用力。

（3）基本构件浮动的均载机构 在星形齿轮传动中，很少以星轮作为浮动构件，通常以太阳轮（或内齿圈）作为浮动构件。它具有不额外增加构件、结构简单紧凑、均载效果较好、系统可靠性高、对构件无过高精度要求等优点。所谓基本构件浮动的均载机构，是指浮动构件没有径向支承，允许其无约束地位移，当数个星轮受载不均匀时，就会引起浮动件移动，直至数个星轮载荷趋于均匀分配为止。这种均载机构在星轮数为3的轮系中应用最广，均载效果最好，其浮动件通常采用太阳轮或内齿圈。由图18-7可见，3个自动定心的星轮互成120°，在轮系传递动力过程中，若浮动件处于平衡时，则3个法向啮合力必构成封闭的等边三角形，从而使星轮载荷趋向均匀，达到均载目的。

图18-5 四星轮浮动的均载机构

1—太阳轮 2—星轮 3—偏心枢轴 4—杠杆（转臂） 5—滚子 6—十字槽形盘

图18-6 杠杆受力图

图18-7 太阳轮浮动