上一篇介绍了NW构型同轴减速器的阶次计算公式和原理,但是没有介绍具体计算过程。
这一篇就介绍下具体的计算过程和公式。

图:舍弗勒新一代同轴减速器
NW构型同轴减速器的阶次计算公式
太阳轮-小行星轮啮合阶次(O₁)公式:
$$O_1=z_s\cdot\frac{k}{1+k}$$
大行星轮 -齿圈啮合阶次(O2)公式:
$$O_2=\frac{f_{m2}}{N_s}=\ \frac{z_r}{1+k}$$
其中:
$$k=\frac{z_r\cdot z_{p1}}{z_s\cdot z_{p2}}$$
计算 一级啮合阶次
步骤1:计算NW特性系数k
k是NW构型独有的特性参数,由双联行星轮的结构特性推导而来,直接反映太阳轮、行星轮、齿圈的齿数匹配关系,公式固定,无需复杂推导,直接代入齿数即可计算:
$$k=\frac{z_r\cdot z_{p1}}{z_s\cdot z_{p2}}$$
步骤2:计算行星架转速nₚc(齿圈固定时)
行星架带着行星轮公转,其转速是连接两对啮合副的关键中间量,齿圈固定(nᵣ=0)时,行星架转速公式简化为:
$$n_{pc}=\frac{n_s}{1+k}$$
步骤3:计算一级主阶次(太阳轮和行星轮啮合阶次)
NW构型减速器有两对啮合副,对应两个主阶次,公式均以“太阳轮为参考轴”:
太阳轮-小行星轮啮合阶次(O₁),先抛出公式:
$$O_1=z_s\cdot\frac{k}{1+k}$$
推导过程
抓住阶次的计算公式,分别来计算两个参数:
阶次(O)= 齿轮啮合频率(fₘ)÷ 参考轴转频(Nᵣ)
第一步:计算行星轮的自转转速(nₚ₁)
行星轮既自转又公转,其自转转速与太阳轮、行星架的相对转速相关,计算公式为:
$$n_{p1}=\frac{z_s}{z_{p1}}\cdot|n_s-n_{pc}|$$
理解:
如果行星架不转,那么就是简单的一对齿轮啮合。但是现在行星架有转速,那么就要在太阳轮转速上把行星架的转速扣除掉,就得到上边的公式了。
第二步:计算行星轮的自转频率(Nₚ₁)
转频=转速÷60,因此行星轮的自转频率(每秒自转多少圈)为:
$$N_{p1}=\frac{n_{p1}}{60}=\frac{z_s\cdot|n_s-n_{pc}|}{60\cdot z_{p1}}$$
第三步:计算啮合频率(fₘ₁)
啮合频率=行星轮自转频率×行星轮齿数(行星轮每转1圈,有zₚ₁个齿参与啮合),代入上式:
$$f_{m1}=N_{p1}\cdot z_{p1}=\frac{z_s\cdot|n_s-n_{pc}|}{60}$$
第四步:计算阶次(O₁)
参考轴为太阳轮轴,其转频Nₛ = nₛ ÷ 60,代入阶次核心公式:
$$O_1=\frac{f_{m1}}{N_s}=\frac{\frac{z_s\cdot|n_s-n_{pc}|}{60}}{\frac{n_s}{60}}=z_s\cdot|1-\frac{n_{pc}}{n_s}|$$
再代入行星架转速公式nₚc = nₛ ÷ (1+k),化简后得到:
$$O_1=z_s\cdot\frac{k}{1+k}$$
计算 二级啮合阶次
计算逻辑和前述方法一致,先给出二级阶次计算的公式:
$$O_2=z_r\cdot\frac{1}{1+k}$$
推导过程:
第一步:明确大行星轮的自转转速(nₚ₂)
NW型为双联行星轮结构,小行星轮(zₚ₁)与大行星轮(zₚ₂)同轴固定在行星架上,因此两者自转转速完全相等,即:
$$n_{p2}=n_{p1}$$
结合O₁推导中的公式,可直接得到大行星轮自转转速
$$n_{p2}=\frac{z_s}{z_{p1}}\cdot|n_s-n_{pc}|$$
第二步:计算大行星轮的自转频率(Nₚ₂)
$$N_{p2}=\frac{n_{p2}}{60}=\frac{z_s\cdot|n_s-n_{pc}|}{60\cdot z_{p1}}$$
第三步:计算大行星轮与齿圈的啮合频率(fₘ₂)
$$f_{m2}=N_{p2}\cdot z_{p2}=\frac{z_s\cdot|n_s-n_{pc}|}{60\cdot z_{p1}}\cdot z_{p2}$$
第四步:代入特性系数k,简化啮合频率(fₘ₂)
将k代入fₘ₂的公式中,简化后:
$$f_{m2}=\frac{\frac{z_r\cdot z_{p1}}{k}\cdot|n_s-n_{pc}|}{60\cdot z_{p1}}=\frac{z_r\cdot|n_s-n_{pc}|}{60\cdot k}$$
第五步:计算阶次(O₂)
参考轴仍为太阳轮轴,其转频Nₛ = nₛ ÷ 60,代入阶次核心公式:
$$O_2=\frac{f_{m2}}{N_s}=\frac{\frac{z_r\cdot|n_s-n_{pc}|}{60\cdot k}}{\frac{n_s}{60}}=\frac{z_r\cdot|n_s-n_{pc}|}{k\cdot n_s}=\ \frac{z_r}{1+k}$$
结语:
NW行星减速器的阶次计算相比平行轴来说,还是复杂一些的,主要原因是由于行星架公转的存在,把问题复杂化了。