前言:
NW构型的同轴减速器,目前在市面上应用比较多,相对比较成熟。
之前文章介绍了NW构型减速器的基本原理,速比计算公式推导。
本文介绍同轴减速器中一个比较容易理解错误的一个点:
齿圈和壳体之间的扭矩载荷是多少?
大小是减速器的输出扭矩吗?

图:NW行星减速器
先说答案:
不是的。齿圈和壳体之间的扭矩比减速器的输出扭矩小,大小是:
$$\operatorname{T}_{in}\times(i-1\ )$$
下边从NW构型的基础原理,速比计算,再到齿圈承载扭矩,做个介绍。
一、NW构型的基础原理
NW构型同轴减速器的核心优势的在于结构紧凑,其动力传递路径清晰且高效。
NW构型同轴减速器的最主要特征是使用双联行星轮,双联行星轮结构见下图。使用双联行星轮的目的是:在有限空间内,尽可能地提高减速器的速比。

图:NW构型同轴减速器剖面图和双联行星轮
二、速比
NW构型的结构原理图如图所示。
减速器按照从太阳轮输入,固定齿圈,从行星架输出配置。那么速比计算公式为:
$$i_{SC}^R=1+\frac{z_{PS}z_R}{z_{PR}z_S}$$

图:NW构型减速器原理图
三、NW行星减速器齿圈的承载扭矩
解释这个问题,就不从公式进行推导了。使用更加方便理解的定性分析。
我们将行星减速器系统分成三个部分:
- 太阳轮 => 提供输入扭矩
- 半轴 => 最终输出扭矩
- 行星减速机构 => 传递增扭;
我们将行星减速器子总成隔离出来,单独研究。
基本逻辑是单个物体的受力,或者所受扭矩是平衡的。通过这个来分析齿圈的扭矩大小。
行星减速子总成的受力情况是:
- 一方面受到太阳轮的输入扭矩Tin。如图所示,假设为逆时针。
- 另一方面受到半轴的反作用扭矩 Tout。如图所示,半轴所受的扭矩方向和Tin是相同的,逆时针。那么对行星减速子总成的反作用扭矩就是顺时针的。
- 还受到壳体/齿圈(看成一体)分总成对它的扭矩T壳体

图:行星减速机构的受扭示意图
将行星减速子总成看成单独的研究对象,这三个扭矩是要相互平衡的。
$$T_{in}\ +\ T_{housing}\ =\ T_{out}$$
而
$$\ \ T_{out}\ =\ i\ \times\ T_{in}$$
所以,就可以很容易得到齿圈所承受的扭矩值了。
有了这个扭矩值,就可以用来校核齿圈,以及齿圈与壳体之间的连接强度。